填料的表面處理方法

1、填料的表面處理方法偶聯(lián)劑法偶聯(lián)劑法4.5.1 概述o天然或人工合成無機(jī)填料極性的，水不溶性物質(zhì)o有機(jī)高分子極性極小o二者相容性不好加工性能及使用性能下降o必須對填料表面進(jìn)行處理，使填料表面的極性接近所要填充的高分子樹脂，改善相容性。所選用的表面處理劑o表面活性劑o偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑o有機(jī)高分子o無機(jī)物4.5.2 偶聯(lián)劑o概念：偶聯(lián)劑是一種同時具有與無機(jī)物和有機(jī)物反應(yīng)的兩種性質(zhì)不同的官能團(tuán)的低分子化合物。o結(jié)構(gòu)式：(ro)x-m-ay ro易進(jìn)行水解或交換反應(yīng)的短鏈烷氧基 m中心原子si,ti,al,p等 a與中心原子結(jié)合穩(wěn)定的較長鏈親有機(jī)基團(tuán)作用機(jī)理o偶聯(lián)劑的兩類基團(tuán)分別通過化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)或物物理

2、化學(xué)理化學(xué)作用 一端與填料表面結(jié)合一端與填料表面結(jié)合 另一端與高分子樹脂纏結(jié)或反應(yīng)另一端與高分子樹脂纏結(jié)或反應(yīng)使得表面性質(zhì)懸殊的無機(jī)填料與聚合物兩相較好地相容 o無機(jī)填料（填料一般為無機(jī)物，大多是極性的、水不溶性的物質(zhì)）與有機(jī)基體（極性小的有機(jī)高分子樹脂）相容性很差。直接加入后在成型加工過程中，由于基體的冷卻收縮率大多比無機(jī)填料的要大。這樣在界面發(fā)生脫離，形成環(huán)隙或縫隙，從而基體與無機(jī)填料脫離。不但起不到補(bǔ)強(qiáng)效果，反而由于材料內(nèi)部形成微孔而使其力學(xué)性能下降。2.歷史、發(fā)展與現(xiàn)狀o二戰(zhàn)后，軍事和航天的需要硅烷偶聯(lián)劑gf增強(qiáng)塑料和橡膠，效果顯著。至今有上百個品種。o烯丙基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、

3、氨基硅烷o主要生產(chǎn)廠家：union carbide corp dow corning corp o過氧化硅烷o陽離子硅烷o疊氮硅烷適用于聚烯烴硅烷偶聯(lián)劑適合處理o二氧化硅o云母o三水合氧化鋁o硅灰石o玻璃纖維o高嶺土 對碳酸鹽、硫酸鹽處理效果不佳鈦酸酯偶聯(lián)劑o1972年美國肯尼迪公司（kenrich inc.）研制出ttc（三異硬酯?；佀岙惐ィ?。o近10年發(fā)展迅速鋁酸酯偶聯(lián)劑問世o1984年我國福建師范大學(xué)高分子系章文貢等首創(chuàng)鋁酸酯偶聯(lián)劑，50多個品種。o合成工藝簡單、產(chǎn)率高、無腐蝕、無污染、色淺、無毒o熱穩(wěn)定性好o適用面寬o偶聯(lián)效果好發(fā)展動向問世50多年后，仍處于迅速發(fā)展?fàn)顟B(tài)o尋找更高效

4、、更廉價的新型偶聯(lián)劑o向多功能發(fā)展，逐漸形成專用化、系列化品種o解決高填充條件下加工與制品力學(xué)性能問題硅烷偶聯(lián)劑o結(jié)構(gòu)：rsix3or：是具有反應(yīng)活性的有機(jī)物 乙烯基、環(huán)氧基、氨基、甲基丙烯酸酯、硫酸劑等ox：是能夠水解的烷氧基 甲氧基、乙氧基、氯等硅烷偶聯(lián)劑示意圖例：乙烯基三氯硅烷（ch2=chsicl3）處理玻璃纖維（玻璃纖維的表面有大量的硅醇基。） r基中含有o氨基羧基、環(huán)氧基、異氰酸基o環(huán)氧基羥基、羧基、氨基等o雙鍵含雙鍵的聚合物交聯(lián)o疊氮基所有類型的有機(jī)聚合物不同硅烷偶聯(lián)劑適用范圍硅烷偶聯(lián)劑r中含有適用高分子體系s3si-r環(huán)氧基環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、酚醛樹脂、尼龍、聚氨酯及含羥基的

5、塑料氨基環(huán)氧樹脂、聚氨酯雙鍵采用引發(fā)劑或交聯(lián)劑固化的高分子體系過氧基或二疊氮基pp pe epdm sbs天然膠等%實(shí)例：磺酰疊氮硅烷偶聯(lián)劑填充pp填料：40%；偶聯(lián)劑：0.5%純pppp+云母（未處理） pp+云母（處理）拉伸強(qiáng)度 27.628.149.6拉伸模量 97239994344彎曲強(qiáng)度 40.049.988.3撓曲模量 124153787102缺口沖擊 10.310.39.24熱變形t11.72.0缺點(diǎn)o價格較高o對加工性能有不良影響 原因：結(jié)構(gòu)中反應(yīng)性基團(tuán)多，與填料表面的反應(yīng)點(diǎn)多；另一端的有機(jī)疏水基含碳原子數(shù)少、鏈短。鈦酸酯偶聯(lián)劑結(jié)構(gòu)： 親無機(jī)端 中心原子 親有機(jī)端 (ro)4n

6、ti(oxry)n 1.(ro)4n：是易水解的短鏈烷氧基或?qū)λ幸欢ǚ€(wěn)定性的螯合基，可與填料表面的單分子層結(jié)合水或羥基的質(zhì)子作用而結(jié)合于無機(jī)填料表面。 2.(oxry)n ：是親有機(jī)基團(tuán)。 o 酰氧基或烷氧基x是功能部位如x是orp=o,此時由于p原子改性后填料具有阻燃性r是長鏈烴基，碳原子數(shù)1117，與聚合物分子發(fā)生纏結(jié)，借分子間范德華力結(jié)合。y是末端部分，為氫原子、雙鍵、氨基、環(huán)氧基等。它們與聚合物大分子反應(yīng)形成化學(xué)偶聯(lián)。n值的改變，可調(diào)節(jié)偶聯(lián)劑與填料或高分子的反應(yīng)性基各種特性單烷氧基鈦酸酯偶聯(lián)劑偶聯(lián)機(jī)理示意圖單烷氧基焦磷酸酯型鈦酸酯偶聯(lián)劑偶聯(lián)機(jī)理示意圖螯合型鈦酸酯偶聯(lián)劑偶聯(lián)機(jī)理示意圖應(yīng)

7、用實(shí)例1o例：用丙基三（十二烷基苯磺?；┾佀狨シ謩e處理碳酸鈣和滑石粉，經(jīng)處理的填料與hdpe以20：80比例混合后，其填充體系的平衡扭矩下降29和31（偶聯(lián)劑用量為0.5）應(yīng)用實(shí)例2o例：用kr12和kr28分別處理caco3 ，再填充到pvc中，pvc：caco3為60：40，經(jīng)偶聯(lián)劑處理的caco3填充體系比未處理的體系沖擊強(qiáng)度分別提高3倍、8倍（用量0.4時）和6倍、9倍（用量為1.2時）鋁酸酯偶聯(lián)劑o(ro)x：是水解或交換反應(yīng)的短鏈烷氧基，是親無機(jī)基團(tuán)。o(ocor）m ：親有機(jī)基團(tuán)。odn：是含孤電子對的配位基團(tuán)，它沒有特殊作用，只是與鋁原子配位從而使此偶聯(lián)劑穩(wěn)定。1983年以前

8、沒有鋁酸酯偶聯(lián)劑，就是因?yàn)殇X酸酯酸易水解和締合不穩(wěn)定，后來由于dn的作用才有了鋁酸酯偶聯(lián)劑。鋁酸酯偶聯(lián)劑的作用機(jī)理與前面的相似。鋁酸酯偶聯(lián)劑空間結(jié)構(gòu)示意圖鋁酸酯偶聯(lián)劑處理填料作用機(jī)理 應(yīng)用實(shí)例：pe交聯(lián)發(fā)泡鞋片測試項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)未處理10份處理20份處理30份處理40份拉伸強(qiáng)度/mpa2.53.93.83.73.5伸長率/%150301275275253紹氏硬度/度45560656464密度/（g/cm3）0.330.430.290.320.320.31屈撓龜裂/次6萬次以上合格合格合格合格3、填料的處理方法 o干法o濕法o氣相表面處理法o加工現(xiàn)場處理法干法填料+處理劑高速混合、烘干高速混合、冷卻處理好的填料1、表面涂覆處理2、表面反應(yīng)處理3、表面聚合處理濕法1、吸附法2、化學(xué)反應(yīng)法3、聚合法氣相表面處理法o實(shí)質(zhì)上是通過處理劑以氣態(tài)與填料粉體表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來達(dá)到填料表面處理的一類方法。 低溫等離子體法處理云母 處理方法 等離子體min 硅烷 鈦酸酯 3 8 30 kh-550 ndj-105 接觸角 70.4 72.7 70.6 43.9 27.6加工現(xiàn)場處理法1、捏合處理法：2、反應(yīng)擠出處理法3、研磨處理法oend聚合物改性中的熱點(diǎn)問題o共混與