塑料添加靜電劑、增強(qiáng)、著色

1、*1 第六章第六章發(fā)泡劑發(fā)泡劑 1.1.目的：發(fā)泡劑是能使塑料形成具有微孔結(jié)目的：發(fā)泡劑是能使塑料形成具有微孔結(jié)構(gòu)的泡沫體（泡沫塑料）的一類助劑。泡沫塑料構(gòu)的泡沫體（泡沫塑料）的一類助劑。泡沫塑料較固體聚合物密度小，省材料，并且有許多特出較固體聚合物密度小，省材料，并且有許多特出的氣固態(tài)相結(jié)合的有益性質(zhì)，如隔熱、隔音、消的氣固態(tài)相結(jié)合的有益性質(zhì)，如隔熱、隔音、消震；高分散的密閉氣孔增大了材料的浮力，使泡震；高分散的密閉氣孔增大了材料的浮力，使泡沫塑料適用于救生材料、浮球等水上制品。沫塑料適用于救生材料、浮球等水上制品。*2v 2 2、發(fā)泡劑的分類、發(fā)泡劑的分類 制造泡沫塑料方法：制造泡沫塑料方

2、法：物理發(fā)泡、化學(xué)發(fā)泡、機(jī)械物理發(fā)泡、化學(xué)發(fā)泡、機(jī)械發(fā)泡、反應(yīng)發(fā)泡、嵌入空心即泡孔材料或加入易溶出發(fā)泡、反應(yīng)發(fā)泡、嵌入空心即泡孔材料或加入易溶出物。物。物理發(fā)泡是指發(fā)泡劑在發(fā)泡過程中，本身通過物理狀物理發(fā)泡是指發(fā)泡劑在發(fā)泡過程中，本身通過物理狀態(tài)的變化來達(dá)到發(fā)泡的目的，形成泡沫細(xì)孔的一類化態(tài)的變化來達(dá)到發(fā)泡的目的，形成泡沫細(xì)孔的一類化合物。如低沸點(diǎn)揮發(fā)性液體戊烷等在一定溫度下，由合物。如低沸點(diǎn)揮發(fā)性液體戊烷等在一定溫度下，由于受熱而在熔融塑料內(nèi)部汽化，產(chǎn)生大量氣體而使塑于受熱而在熔融塑料內(nèi)部汽化，產(chǎn)生大量氣體而使塑料膨脹，產(chǎn)生氣孔。又如將壓縮的氣體注入到擠出機(jī)料膨脹，產(chǎn)生氣孔。又如將壓縮的氣體

3、注入到擠出機(jī)料筒中，與熔融塑料在高壓下混合在一起，而當(dāng)熔融料筒中，與熔融塑料在高壓下混合在一起，而當(dāng)熔融物料在模具出口處，由于壓力降低時(shí)，體積膨脹產(chǎn)生物料在模具出口處，由于壓力降低時(shí)，體積膨脹產(chǎn)生氣孔。氣孔?；瘜W(xué)發(fā)泡劑在一定的溫度下，會(huì)分解而產(chǎn)生一種或多化學(xué)發(fā)泡劑在一定的溫度下，會(huì)分解而產(chǎn)生一種或多種氣體，從而使塑料膨脹形成泡沫體。種氣體，從而使塑料膨脹形成泡沫體。*3 3.13.1物理發(fā)泡劑。常用的物理發(fā)泡劑物理發(fā)泡劑。常用的物理發(fā)泡劑有丁烷、戊烷、二氯甲烷、氟氯烷（氟里有丁烷、戊烷、二氯甲烷、氟氯烷（氟里昂昂1111）氟里昂）氟里昂13、氟里昂、氟里昂113）等。丁烷、）等。丁烷、戊烷沸點(diǎn)

4、低，發(fā)氣量大，常用于聚苯乙烯、戊烷沸點(diǎn)低，發(fā)氣量大，常用于聚苯乙烯、聚烯烴等的物理發(fā)泡。氟里昂發(fā)泡劑對(duì)樹聚烯烴等的物理發(fā)泡。氟里昂發(fā)泡劑對(duì)樹脂基體擴(kuò)散系數(shù)小，加之氟里昂氣體的絕脂基體擴(kuò)散系數(shù)小，加之氟里昂氣體的絕熱性好，常用于硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，用熱性好，常用于硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，用作保溫材料。但是，由于氟里昂對(duì)地球臭作保溫材料。但是，由于氟里昂對(duì)地球臭氧層的破壞作用，從環(huán)保角度看，必將要氧層的破壞作用，從環(huán)保角度看，必將要被取代。被取代。v 3.發(fā)泡劑常見品種發(fā)泡劑常見品種 3.2化學(xué)發(fā)泡劑。常用的品種有偶氮二甲酰胺化學(xué)發(fā)泡劑。常用的品種有偶氮二甲酰胺（AC）、）、偶氮二甲酸鋇（偶氮二甲酸鋇

5、（BaAC）、）、偶氮二偶氮二異異丙酯（丙酯（DIPA）、）、4,44,4. 氧代雙苯磺酰肼氧代雙苯磺酰肼（OBSH）。）。OBSH 為低溫發(fā)泡劑，分解溫為低溫發(fā)泡劑，分解溫度度為為140-160 ，適用于低溫加工場合，可，適用于低溫加工場合，可用于用于厚制品；厚制品； DIPA 、 OBSH為高溫發(fā)泡劑，分為高溫發(fā)泡劑，分解溫度為解溫度為240-250 ，適用于高溫加工場，適用于高溫加工場合，合，用于聚丙烯、聚酰胺等的發(fā)泡。用于聚丙烯、聚酰胺等的發(fā)泡。AC 則是中溫則是中溫發(fā)泡劑（空氣中分解溫度為發(fā)泡劑（空氣中分解溫度為195-210 ），是，是塑料中用途最為廣泛、最重要的化學(xué)發(fā)泡劑。塑料中

6、用途最為廣泛、最重要的化學(xué)發(fā)泡劑。*4*5v1、靜電及其危害、靜電及其危害v塑料良好的電絕緣性擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍，但在塑料良好的電絕緣性擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍，但在某些場合，卻又表現(xiàn)出其不利的一面。塑料的高某些場合，卻又表現(xiàn)出其不利的一面。塑料的高電阻率及低的吸水性場合，使其在受摩擦?xí)r容易電阻率及低的吸水性場合，使其在受摩擦?xí)r容易引起引起靜電荷的積累靜電荷的積累。靜電積累會(huì)帶來一系列的危。靜電積累會(huì)帶來一系列的危害：害：制品易吸附塵埃，影響制品的透明性、表面制品易吸附塵埃，影響制品的透明性、表面潔凈及美觀；潔凈及美觀；生產(chǎn)過程中，靜電壓過高會(huì)影響正生產(chǎn)過程中，靜電壓過高會(huì)影響正常操作；在某些使用場合，

7、高壓靜電放電會(huì)引燃常操作；在某些使用場合，高壓靜電放電會(huì)引燃引爆，或產(chǎn)生電磁干擾，誘發(fā)意想不到的事故。引爆，或產(chǎn)生電磁干擾，誘發(fā)意想不到的事故。因此，隨著塑料的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大，人們?cè)揭虼?，隨著塑料的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大，人們?cè)絹碓阶⒅厮芰系目轨o電問題。來越注重塑料的抗靜電問題。v 第七章第七章 抗靜電劑抗靜電劑 *6v2、抗靜電劑及其作用、抗靜電劑及其作用v抗靜電劑是指添加于塑料中或涂敷于其制品表抗靜電劑是指添加于塑料中或涂敷于其制品表面，能夠降低表面電阻，適度增加導(dǎo)電性，從而面，能夠降低表面電阻，適度增加導(dǎo)電性，從而防止制品上積累電荷的物質(zhì)。防止制品上積累電荷的物質(zhì)。v抗靜電劑主要是一些特

8、殊品種的表面活性劑，抗靜電劑主要是一些特殊品種的表面活性劑，其分子結(jié)構(gòu)可看成是由其分子結(jié)構(gòu)可看成是由親油基、親水基和連接基親油基、親水基和連接基三部分構(gòu)成三部分構(gòu)成。按親水基的性質(zhì)，可分為陽離子型、。按親水基的性質(zhì)，可分為陽離子型、陰離子型、兩性離子型和非離子型抗靜電劑。按陰離子型、兩性離子型和非離子型抗靜電劑。按使用方式，抗靜電劑可分為外部（涂敷）抗靜電使用方式，抗靜電劑可分為外部（涂敷）抗靜電劑和內(nèi)部（添加）抗靜電劑。劑和內(nèi)部（添加）抗靜電劑。 *7抗靜抗靜電劑電劑分類分類3.抗靜電劑常見品種抗靜電劑常見品種 外涂型外涂型添加型添加型導(dǎo)電填料導(dǎo)電填料表面噴涂導(dǎo)電涂料表面噴涂導(dǎo)電涂料析出到表

9、面析出到表面炭黑、石墨、碳納米管、炭黑、石墨、碳納米管、金屬絲或粉金屬絲或粉*8 v1.各種碳黑（如乙炔法、爐法、槽法）、碳各種碳黑（如乙炔法、爐法、槽法）、碳纖維、天然或人造石墨、金屬粉末、金屬粉末、纖維、天然或人造石墨、金屬粉末、金屬粉末、金屬涂層玻璃珠、金屬氧化物粉末、金屬纖維、金屬涂層玻璃珠、金屬氧化物粉末、金屬纖維、度銻的氧化錫、度銻和氧化錫的二氧化鈦、銀度銻的氧化錫、度銻和氧化錫的二氧化鈦、銀包復(fù)的玻璃絲、銀包復(fù)的玻璃箔、銅包復(fù)的石包復(fù)的玻璃絲、銀包復(fù)的玻璃箔、銅包復(fù)的石墨纖維、不銹鋼纖維、鎳?yán)w維、鎳包復(fù)碳纖維、墨纖維、不銹鋼纖維、鎳?yán)w維、鎳包復(fù)碳纖維、鋁纖維、銀或鋁或銅包復(fù)的陶瓷

10、微珠、銅或不鋁纖維、銀或鋁或銅包復(fù)的陶瓷微珠、銅或不銹鋼或鋁包復(fù)的云母、鋅錫合金、鋅鋁合金、銹鋼或鋁包復(fù)的云母、鋅錫合金、鋅鋁合金、鋁箔等。鋁箔等。v2.陽粒子型抗靜電劑有：四烷基銨鹽、三烷陽粒子型抗靜電劑有：四烷基銨鹽、三烷基銨鹽等?；@鹽等。v 3.抗靜電劑常見品種抗靜電劑常見品種 3.陰離子型抗靜電劑有：烷基磺酸鹽、烷基苯磺陰離子型抗靜電劑有：烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基硫酸酯、磷酸烷基酯等。酸鹽、烷基硫酸酯、磷酸烷基酯等。4.兩性離子型抗靜電劑有：烷基甜菜堿、咪唑磷兩性離子型抗靜電劑有：烷基甜菜堿、咪唑磷兩性電解質(zhì)。兩性電解質(zhì)。5.非離子型抗靜電劑：聚氧化乙烯烷基胺或者其非離子型抗靜

11、電劑：聚氧化乙烯烷基胺或者其酯類、甘油脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、酯類、甘油脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧化乙烯脂肪乙醚、聚氧化乙烯烷基苯醚、聚氧化乙烯脂肪乙醚、聚氧化乙烯烷基苯醚、聚乙二醇酯脂肪酸酯。聚乙二醇酯脂肪酸酯。6.其他還有高分子型抗靜電劑：如乙二胺的環(huán)氧其他還有高分子型抗靜電劑：如乙二胺的環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷加成物、辛烷基苯乙烯和苯乙烯乙烷環(huán)氧丙烷加成物、辛烷基苯乙烯和苯乙烯磺酸共聚型聚皂等?；撬峁簿坌途墼淼取?*9*10v 1. 減輕摩擦，減少靜電荷產(chǎn)生?？轨o電劑能增減輕摩擦，減少靜電荷產(chǎn)生?？轨o電劑能增加制品表面的平滑性，增加摩擦體間隙之間的加制品表面的平滑性，增加摩擦體間隙

12、之間的介電常數(shù)，相應(yīng)減少電荷的產(chǎn)生。介電常數(shù)，相應(yīng)減少電荷的產(chǎn)生。v 2. 提高塑料制品表面的吸濕性，從而使靜電荷提高塑料制品表面的吸濕性，從而使靜電荷盡快泄漏，防止靜電荷的積累。盡快泄漏，防止靜電荷的積累。v 3.3.降低表面電阻率，有利于靜電荷的傳導(dǎo)。表降低表面電阻率，有利于靜電荷的傳導(dǎo)。表面活性劑結(jié)構(gòu)類型的抗靜電劑，通常能使制品面活性劑結(jié)構(gòu)類型的抗靜電劑，通常能使制品表面電阻率降至表面電阻率降至109，如果要求制品達(dá)到更如果要求制品達(dá)到更低表面電阻率，最好采用添加導(dǎo)電填料的方式。低表面電阻率，最好采用添加導(dǎo)電填料的方式。導(dǎo)電填料實(shí)際上可看成是永久性的防靜電材料，導(dǎo)電填料實(shí)際上可看成是永久

13、性的防靜電材料，不過它不適用于透明制品。不過它不適用于透明制品。 v4.抗靜電劑發(fā)揮作用的途徑抗靜電劑發(fā)揮作用的途徑*111 1、增強(qiáng)劑、增強(qiáng)劑v是指能顯著提高塑料力學(xué)強(qiáng)度的填充劑，主要是纖維狀是指能顯著提高塑料力學(xué)強(qiáng)度的填充劑，主要是纖維狀物質(zhì)，如物質(zhì)，如玻璃纖維、碳纖維、石墨纖維、芳綸纖維、晶須玻璃纖維、碳纖維、石墨纖維、芳綸纖維、晶須等，其中玻璃纖維用量約占等，其中玻璃纖維用量約占2/32/3。v碳纖維由有機(jī)纖維在高溫下和惰性氣體保護(hù)下燒制而成。碳纖維由有機(jī)纖維在高溫下和惰性氣體保護(hù)下燒制而成。所用的有機(jī)纖維可以是粘膠纖維、聚丙烯腈纖維、木質(zhì)素、所用的有機(jī)纖維可以是粘膠纖維、聚丙烯腈纖維

14、、木質(zhì)素、 聚乙烯醇等。原料纖維在燒制溫度達(dá)到聚乙烯醇等。原料纖維在燒制溫度達(dá)到1 千多度高溫時(shí)，千多度高溫時(shí)，就已全部成為碳元素組成的纖維，其導(dǎo)電性可接近金屬，就已全部成為碳元素組成的纖維，其導(dǎo)電性可接近金屬，強(qiáng)度和拉伸彈性模量也大大提高。強(qiáng)度和拉伸彈性模量也大大提高。v作為高強(qiáng)度、高彈性模量的增強(qiáng)型填料，碳纖維已實(shí)用作為高強(qiáng)度、高彈性模量的增強(qiáng)型填料，碳纖維已實(shí)用于宇航領(lǐng)域的熱固性增強(qiáng)材料，如火箭噴管的磨蝕材料。于宇航領(lǐng)域的熱固性增強(qiáng)材料，如火箭噴管的磨蝕材料。利用碳纖維的優(yōu)良導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，在熱塑性塑料中使用利用碳纖維的優(yōu)良導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，在熱塑性塑料中使用碳纖維也具有良好的換熱和抗靜電

15、效果。碳纖維也具有良好的換熱和抗靜電效果。v第八章增強(qiáng)劑第八章增強(qiáng)劑 、著色劑、著色劑*12 玻璃纖維顧名思義是用玻璃制成的纖維。玻璃是玻璃纖維顧名思義是用玻璃制成的纖維。玻璃是一種非晶體，受熱時(shí)可由固態(tài)逐漸軟化、熔融，并具一種非晶體，受熱時(shí)可由固態(tài)逐漸軟化、熔融，并具有一定的流動(dòng)性，此時(shí)將其拉成絲。就可以制成玻璃有一定的流動(dòng)性，此時(shí)將其拉成絲。就可以制成玻璃纖維。通常用于塑料增強(qiáng)改性的玻纖的直徑為纖維。通常用于塑料增強(qiáng)改性的玻纖的直徑為6-15m ，屬于高中級(jí)玻纖，其拉伸強(qiáng)度在屬于高中級(jí)玻纖，其拉伸強(qiáng)度在(1000-3000）MPa。按玻璃成分可分為有堿玻纖和無堿玻纖，前者主要成按玻璃成分可

16、分為有堿玻纖和無堿玻纖，前者主要成分為鈣鈉硅酸鹽，后者主要成分為鋁硼硅酸鹽。分為鈣鈉硅酸鹽，后者主要成分為鋁硼硅酸鹽。v 有堿玻璃纖維來源廣、成本低、耐酸性好，但易與有堿玻璃纖維來源廣、成本低、耐酸性好，但易與水發(fā)生水解，析出的堿又會(huì)與空氣中的水發(fā)生水解，析出的堿又會(huì)與空氣中的CO2起作用，起作用，發(fā)生所謂的發(fā)生所謂的“風(fēng)化風(fēng)化”現(xiàn)象。有堿玻纖的力學(xué)強(qiáng)度比無現(xiàn)象。有堿玻纖的力學(xué)強(qiáng)度比無堿的低堿的低8-10%，且耐水性和電絕緣性都比較差。有堿，且耐水性和電絕緣性都比較差。有堿玻纖又分為中堿玻纖（用玻纖又分為中堿玻纖（用C代表）和高堿玻纖（用代表）和高堿玻纖（用A 玻璃纖維玻璃纖維*13v 代表，

17、前者堿金屬氧化物含量為代表，前者堿金屬氧化物含量為8-12%，可以用來制，可以用來制作要求不太高的增強(qiáng)塑料；后者堿金屬氧化物含量作要求不太高的增強(qiáng)塑料；后者堿金屬氧化物含量為為14-15%，此種玻纖一般不用于增強(qiáng)塑料。，此種玻纖一般不用于增強(qiáng)塑料。v 無堿玻璃纖維（用無堿玻璃纖維（用E 表示），其堿金屬氧化物含量表示），其堿金屬氧化物含量1%，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性和力學(xué)性，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性和力學(xué)性能，但價(jià)格較高。能，但價(jià)格較高。v 使用玻璃纖維可使填充塑料具有高拉伸強(qiáng)度、彎曲使用玻璃纖維可使填充塑料具有高拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和彈性模量，同時(shí)還可以提高熱變形溫度、尺強(qiáng)度和彈

18、性模量，同時(shí)還可以提高熱變形溫度、尺寸穩(wěn)定性、克服冷流性等，但由于玻纖的長徑比高，寸穩(wěn)定性、克服冷流性等，但由于玻纖的長徑比高，在模塑制品成型時(shí)往往會(huì)使纖維沿長度方向取向，在模塑制品成型時(shí)往往會(huì)使纖維沿長度方向取向，造成各向異性，這是需要在使用時(shí)特別加以注意的。造成各向異性，這是需要在使用時(shí)特別加以注意的。 玻璃纖維玻璃纖維*14 加入到塑料中的著色劑，可以具有如下功能：加入到塑料中的著色劑，可以具有如下功能：1） 美化產(chǎn)品美化產(chǎn)品，使制品光彩奪目，提高制品的商品價(jià)值。，使制品光彩奪目，提高制品的商品價(jià)值。2）賦予制品某種特殊功能賦予制品某種特殊功能，例如可作為辯認(rèn)標(biāo)志，或，例如可作為辯認(rèn)標(biāo)志

19、，或起隱蔽偽裝作用，或善制品的某些性能。例如可改善起隱蔽偽裝作用，或善制品的某些性能。例如可改善光學(xué)性能、耐候性等。光學(xué)性能、耐候性等。3. 著色劑的分類著色劑的分類著色劑可分為兩大類，即著色劑可分為兩大類，即染料和顏料染料和顏料3.1染料：染色能力特強(qiáng)，透明性極好（分子形式分散），染料：染色能力特強(qiáng)，透明性極好（分子形式分散），但不耐高溫，適合于塑料的品種太少。如還原桃紅、但不耐高溫，適合于塑料的品種太少。如還原桃紅、分散橙等。分散橙等。3.2顏料：包括有機(jī)顏料和無機(jī)顏料顏料：包括有機(jī)顏料和無機(jī)顏料 3 3、著色劑、著色劑 *15有機(jī)顏料：色澤鮮艷，著色力強(qiáng)、透明性有機(jī)顏料：色澤鮮艷，著色力

20、強(qiáng)、透明性好，耐熱、光性不如無機(jī)顏料。好，耐熱、光性不如無機(jī)顏料。 常用品種有偶氮顏料、酞青顏料和雜環(huán)顏常用品種有偶氮顏料、酞青顏料和雜環(huán)顏料。料。無機(jī)顏料：其耐熱、光穩(wěn)定性一般較有機(jī)無機(jī)顏料：其耐熱、光穩(wěn)定性一般較有機(jī)顏料好，而且價(jià)廉，但色彩鮮艷程度差，顏料好，而且價(jià)廉，但色彩鮮艷程度差，著色力低，在透明制品中不能使用。著色力低，在透明制品中不能使用。主要品種有：鉻顏料、鎘顏料、鐵氧顏料、主要品種有：鉻顏料、鎘顏料、鐵氧顏料、鈦白顏料、碳黑顏料等。鈦白顏料、碳黑顏料等。 *16v著色劑配制方法、使用注意事項(xiàng)著色劑配制方法、使用注意事項(xiàng) v4.配制方法配制方法v常用三種形式：常用三種形式：即粉

21、、色母料即粉、色母料（50200倍）、倍）、色色漿漿 用量一般在用量一般在0.012%v5. 使用注意事項(xiàng)使用注意事項(xiàng)v5.1加工溫度下不變色，不分解。例如加工溫度下不變色，不分解。例如PVC 165195可選用顏色品種較多，可選用顏色品種較多，PC、PA 為為250以上，可選用品種極少。以上，可選用品種極少。v5.2軟質(zhì)軟質(zhì)PVC，不能使用染料做著色劑。因?yàn)椴徊荒苁褂萌玖献鲋珓Ｒ驗(yàn)椴环€(wěn)定穩(wěn)定 ，易與增塑劑結(jié)合，出現(xiàn)遷移。，易與增塑劑結(jié)合，出現(xiàn)遷移。v5.3PVC不能使用鎘紅和群青，因二者與不能使用鎘紅和群青，因二者與HCl反應(yīng)。反應(yīng)。*17 具有兩性結(jié)構(gòu)的表面活性劑，其一部分基團(tuán)與高聚物

22、具有兩性結(jié)構(gòu)的表面活性劑，其一部分基團(tuán)與高聚物親和，另一部分與填料親和。如硅烷和鈦酸酯等。親和，另一部分與填料親和。如硅烷和鈦酸酯等。 硅烷用于玻璃纖維和含硅原子的各種填充劑和增強(qiáng)劑。硅烷用于玻璃纖維和含硅原子的各種填充劑和增強(qiáng)劑。鈦酸酯則用于無硅物料，如炭黑、金屬氧化物、碳酸鈦酸酯則用于無硅物料，如炭黑、金屬氧化物、碳酸鈣及顏料等。鈣及顏料等。 在復(fù)合材料中連續(xù)的聚合物基體是通過兩種組分的在復(fù)合材料中連續(xù)的聚合物基體是通過兩種組分的界面把所施加的應(yīng)力傳遞給增強(qiáng)用的不連續(xù)相。如果界面把所施加的應(yīng)力傳遞給增強(qiáng)用的不連續(xù)相。如果有水存在，這種界面結(jié)合和往往會(huì)減弱，但是，如果有水存在，這種界面結(jié)合和

23、往往會(huì)減弱，但是，如果使用偶聯(lián)劑，就可保持很強(qiáng)的界面健。鈦酸酯偶聯(lián)劑使用偶聯(lián)劑，就可保持很強(qiáng)的界面健。鈦酸酯偶聯(lián)劑與固體表面的反應(yīng)如下：與固體表面的反應(yīng)如下：v1 偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑*18v這樣，鈦酸這樣，鈦酸-烷基酯在填充劑表面形成一層氧化鈦烷基酯在填充劑表面形成一層氧化鈦單分子層，從而降低了表面能，使填充聚合物的粘度單分子層，從而降低了表面能，使填充聚合物的粘度下降，并提高生產(chǎn)效率。下降，并提高生產(chǎn)效率。 v2、偶聯(lián)劑作用機(jī)理、偶聯(lián)劑作用機(jī)理 *192.1化學(xué)鍵合理論化學(xué)鍵合理論該理論認(rèn)為偶聯(lián)劑分子中含有一種化學(xué)官能團(tuán)，能與該理論認(rèn)為偶聯(lián)劑分子中含有一種化學(xué)官能團(tuán)，能與玻璃纖維表面的硅醇基團(tuán)或其

24、他無機(jī)填料表面的分子玻璃纖維表面的硅醇基團(tuán)或其他無機(jī)填料表面的分子作用形成共價(jià)鍵作用形成共價(jià)鍵;此外，偶聯(lián)劑還含有至少一種別的不此外，偶聯(lián)劑還含有至少一種別的不同的官能團(tuán)可與聚合物分子鍵合，以獲得良好的界面同的官能團(tuán)可與聚合物分子鍵合，以獲得良好的界面結(jié)合，偶聯(lián)劑就起著在無機(jī)相與有機(jī)相之間相互連接結(jié)合，偶聯(lián)劑就起著在無機(jī)相與有機(jī)相之間相互連接的橋梁似的作用。的橋梁似的作用。下面以硅烷偶聯(lián)劑，通式以下面以硅烷偶聯(lián)劑，通式以(YR) n SiX4- n表示表示(n=1, 2)為例來說明化學(xué)鍵理論。例如氨丙基三乙基硅烷為例來說明化學(xué)鍵理論。例如氨丙基三乙基硅烷NH2CH2CH2S i (OC2H5)

25、 3，當(dāng)用它處理無機(jī)填料時(shí)當(dāng)用它處理無機(jī)填料時(shí)(如如玻璃纖維等玻璃纖維等)，硅烷首先水解變成硅醇，接著硅醇基與，硅烷首先水解變成硅醇，接著硅醇基與無機(jī)填料發(fā)生脫水反應(yīng)，進(jìn)行化學(xué)鍵連接，反應(yīng)式如無機(jī)填料發(fā)生脫水反應(yīng)，進(jìn)行化學(xué)鍵連接，反應(yīng)式如下下:v2偶聯(lián)劑作用理論解釋偶聯(lián)劑作用理論解釋*20 2.2浸潤效應(yīng)和表面能理論浸潤效應(yīng)和表面能理論 1963年，年，Zisman在回顧與粘合有關(guān)的表面化學(xué)在回顧與粘合有關(guān)的表面化學(xué)和表面能的己知方面內(nèi)容時(shí)，和表面能的己知方面內(nèi)容時(shí)，曾得出結(jié)論，在復(fù)合材料的制造中，液態(tài)樹脂對(duì)曾得出結(jié)論，在復(fù)合材料的制造中，液態(tài)樹脂對(duì)被粘物的良好浸潤是頭等重要的，被粘物的良好浸

26、潤是頭等重要的，如果能獲得的完全的浸潤，那么樹脂對(duì)高能表面如果能獲得的完全的浸潤，那么樹脂對(duì)高能表面的物理吸附將提供高于有機(jī)樹脂的內(nèi)聚強(qiáng)度的粘的物理吸附將提供高于有機(jī)樹脂的內(nèi)聚強(qiáng)度的粘接強(qiáng)度接強(qiáng)度v2偶聯(lián)劑作用理論解釋偶聯(lián)劑作用理論解釋*21v2偶聯(lián)劑作用理論解釋偶聯(lián)劑作用理論解釋2.3可變形層理論可變形層理論為了緩和復(fù)合材料冷卻時(shí)由于樹脂和填料之間熱收縮為了緩和復(fù)合材料冷卻時(shí)由于樹脂和填料之間熱收縮率的不同而產(chǎn)生的界面應(yīng)力，就希望與處理過的無機(jī)率的不同而產(chǎn)生的界面應(yīng)力，就希望與處理過的無機(jī)物鄰接的樹脂界面是一個(gè)柔曲性的可變形相，這樣復(fù)物鄰接的樹脂界面是一個(gè)柔曲性的可變形相，這樣復(fù)合材料的韌性

27、最大。偶聯(lián)劑處理過的無機(jī)物可能會(huì)優(yōu)合材料的韌性最大。偶聯(lián)劑處理過的無機(jī)物可能會(huì)優(yōu)先吸收樹脂中的某一配合劑，相間區(qū)域的不均衡固化，先吸收樹脂中的某一配合劑，相間區(qū)域的不均衡固化，可能導(dǎo)致一個(gè)比偶聯(lián)劑在聚合物與填料之間的多分子可能導(dǎo)致一個(gè)比偶聯(lián)劑在聚合物與填料之間的多分子層厚得多的撓性樹脂層，這一層就被稱為可變形層。層厚得多的撓性樹脂層，這一層就被稱為可變形層。該層能松弛界面應(yīng)力，阻止界面裂縫的擴(kuò)展，因而改該層能松弛界面應(yīng)力，阻止界面裂縫的擴(kuò)展，因而改善了界面的結(jié)合強(qiáng)度，提高了復(fù)合材料的機(jī)械性能。善了界面的結(jié)合強(qiáng)度，提高了復(fù)合材料的機(jī)械性能。 *22v2.4約束層理論約束層理論v 與可變形層理論相

28、對(duì)，約束層理論認(rèn)為在無與可變形層理論相對(duì)，約束層理論認(rèn)為在無機(jī)填料區(qū)域內(nèi)的樹脂應(yīng)具有介于無機(jī)填料和基質(zhì)機(jī)填料區(qū)域內(nèi)的樹脂應(yīng)具有介于無機(jī)填料和基質(zhì)樹脂之間的模量，而偶聯(lián)劑的功能就在于將聚合樹脂之間的模量，而偶聯(lián)劑的功能就在于將聚合物結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)“緊束緊束”在相間區(qū)域內(nèi)。從增強(qiáng)后的復(fù)合在相間區(qū)域內(nèi)。從增強(qiáng)后的復(fù)合材料的性能來看，要獲得最大的粘接力和耐水解材料的性能來看，要獲得最大的粘接力和耐水解性能，需要在界面處有一約束層。性能，需要在界面處有一約束層。 。 v2偶聯(lián)劑作用理論解釋偶聯(lián)劑作用理論解釋*23v偶聯(lián)劑的種類繁多，主要有偶聯(lián)劑的種類繁多，主要有硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁

29、酸酯偶聯(lián)劑、有機(jī)鉻類、鋁鋯偶聯(lián)劑、偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、有機(jī)鉻類、鋁鋯偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑、硼酸酯偶聯(lián)劑、鉻絡(luò)合物及其它磷酸酯偶聯(lián)劑、硼酸酯偶聯(lián)劑、鉻絡(luò)合物及其它高級(jí)脂肪酸、醇、酯的偶聯(lián)劑等，高級(jí)脂肪酸、醇、酯的偶聯(lián)劑等，目前應(yīng)用范圍目前應(yīng)用范圍最廣的是硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑最廣的是硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑 。3.1硅烷偶聯(lián)劑硅烷偶聯(lián)劑v硅烷偶聯(lián)劑可用于多種無機(jī)填充劑，其中在含硅硅烷偶聯(lián)劑可用于多種無機(jī)填充劑，其中在含硅酸成分多的玻璃纖維、石英粉及白炭黑中效果最酸成分多的玻璃纖維、石英粉及白炭黑中效果最好，在陶土和水合氧化鋁中次之，對(duì)不含游離水好，在陶土和水合氧化鋁中次之，對(duì)不含游離水的碳酸

30、鈣效果欠佳。的碳酸鈣效果欠佳。 v3、偶聯(lián)劑品種、偶聯(lián)劑品種*24 3.2鈦酸酷偶聯(lián)劑鈦酸酷偶聯(lián)劑 碳酸鈣在橡膠、塑料工業(yè)中是一種很重要碳酸鈣在橡膠、塑料工業(yè)中是一種很重要的填料。通過鈦酸酯偶聯(lián)劑對(duì)其改性，可大大增的填料。通過鈦酸酯偶聯(lián)劑對(duì)其改性，可大大增強(qiáng)碳酸鈣的用量，提高其對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)作用。鈦強(qiáng)碳酸鈣的用量，提高其對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)作用。鈦酸酯偶聯(lián)劑還大量用于其它無機(jī)填料的表面改性酸酯偶聯(lián)劑還大量用于其它無機(jī)填料的表面改性中中L引，特別是在磁性復(fù)合材料和磁性記錄材料引，特別是在磁性復(fù)合材料和磁性記錄材料方面的應(yīng)用，具有高填充性、耐熱性，可提高磁方面的應(yīng)用，具有高填充性、耐熱性，可提高磁性粒子與樹

31、脂的粘合性、彈性及磁性的穩(wěn)定性；性粒子與樹脂的粘合性、彈性及磁性的穩(wěn)定性；用于導(dǎo)電性復(fù)合材料或涂料中，通過利用銅粉作用于導(dǎo)電性復(fù)合材料或涂料中，通過利用銅粉作導(dǎo)電基質(zhì)，可提高材料的分散性、耐濕性、致密導(dǎo)電基質(zhì)，可提高材料的分散性、耐濕性、致密性和導(dǎo)電性性和導(dǎo)電性 。v3、偶聯(lián)劑品種、偶聯(lián)劑品種*253.3有機(jī)鉻偶聯(lián)劑有機(jī)鉻偶聯(lián)劑 有機(jī)鉻偶聯(lián)劑即鉻合物偶聯(lián)劑，系由不有機(jī)鉻偶聯(lián)劑即鉻合物偶聯(lián)劑，系由不飽和有機(jī)酸與三價(jià)鉻原子形成的配位型金飽和有機(jī)酸與三價(jià)鉻原子形成的配位型金屬絡(luò)合物。屬絡(luò)合物。 有機(jī)鉻偶聯(lián)劑在玻璃纖維增強(qiáng)塑料中有機(jī)鉻偶聯(lián)劑在玻璃纖維增強(qiáng)塑料中偶聯(lián)效果較好，且成本較低。但其品種單偶聯(lián)效

32、果較好，且成本較低。但其品種單調(diào)，適用范圍即偶聯(lián)效果均不及硅烷及鈦調(diào)，適用范圍即偶聯(lián)效果均不及硅烷及鈦酸酯偶聯(lián)劑。其主要品種是甲基丙烯酸氯酸酯偶聯(lián)劑。其主要品種是甲基丙烯酸氯化鉻絡(luò)合物。它們一端含有活潑的不飽和化鉻絡(luò)合物。它們一端含有活潑的不飽和基團(tuán)，可與高聚物基料反應(yīng)，另一端依靠基團(tuán)，可與高聚物基料反應(yīng)，另一端依靠配價(jià)的絡(luò)原子與玻璃纖維表面硅氧基結(jié)合配價(jià)的絡(luò)原子與玻璃纖維表面硅氧基結(jié)合 。*26v3.4鋁酸醋偶聯(lián)劑鋁酸醋偶聯(lián)劑v這類偶聯(lián)劑是國內(nèi)自行開發(fā)的品種，鋁酸酷偶聯(lián)劑目前這類偶聯(lián)劑是國內(nèi)自行開發(fā)的品種，鋁酸酷偶聯(lián)劑目前有四個(gè)牌號(hào)?？筛纳浦破返奈锢頇C(jī)械性能，如提高抗沖擊有四個(gè)牌號(hào)。可改善制

33、品的物理機(jī)械性能，如提高抗沖擊強(qiáng)度，提高熱變型溫度，可與鈦酸酯偶聯(lián)劑相媲美。另外強(qiáng)度，提高熱變型溫度，可與鈦酸酯偶聯(lián)劑相媲美。另外其成本低，價(jià)格僅為鈦酸酯偶聯(lián)劑的一半，具有色淺，無其成本低，價(jià)格僅為鈦酸酯偶聯(lián)劑的一半，具有色淺，無毒，使用方便等特點(diǎn)熱穩(wěn)定性比鈦酸酯還好，它與鈦系偶毒，使用方便等特點(diǎn)熱穩(wěn)定性比鈦酸酯還好，它與鈦系偶聯(lián)劑的最大差異在于對(duì)炭黑等顏料的分散性有極優(yōu)的效果，聯(lián)劑的最大差異在于對(duì)炭黑等顏料的分散性有極優(yōu)的效果，因此在涂料方面的應(yīng)用甚多。因此在涂料方面的應(yīng)用甚多。v鋁酸酯偶聯(lián)劑是由福建師范大學(xué)研制的一種新型偶聯(lián)鋁酸酯偶聯(lián)劑是由福建師范大學(xué)研制的一種新型偶聯(lián)劑劑 ，其結(jié)構(gòu)與鈦酸

34、酯偶聯(lián)劑類似，分子中存在兩類活性，其結(jié)構(gòu)與鈦酸酯偶聯(lián)劑類似，分子中存在兩類活性基團(tuán)，一類可與無機(jī)填料表面作用；另一類可與樹脂分子基團(tuán)，一類可與無機(jī)填料表面作用；另一類可與樹脂分子纏結(jié)，由此在無機(jī)填料與基體樹脂之間產(chǎn)生偶聯(lián)作用。纏結(jié)，由此在無機(jī)填料與基體樹脂之間產(chǎn)生偶聯(lián)作用。 v3、偶聯(lián)劑品種、偶聯(lián)劑品種*273.5鋁鋯偶聯(lián)劑鋁鋯偶聯(lián)劑鋁鋯偶聯(lián)劑是美國鋁鋯偶聯(lián)劑是美國CAVEDON化學(xué)公司于化學(xué)公司于1983年年成功開發(fā)的，該產(chǎn)品是含鋁酸鋯的低分子量無機(jī)成功開發(fā)的，該產(chǎn)品是含鋁酸鋯的低分子量無機(jī)聚合物，在其分子主鏈上絡(luò)合兩種有機(jī)配位基。聚合物，在其分子主鏈上絡(luò)合兩種有機(jī)配位基。一種配位基賦予偶聯(lián)劑良好的羥基穩(wěn)定性和水解一種配位基賦予偶聯(lián)劑良好的羥基穩(wěn)定性和水解穩(wěn)定性，另一配位基可賦予偶聯(lián)劑有良好的有機(jī)穩(wěn)定性，另一配位基可賦予偶聯(lián)劑有良好的有機(jī)反應(yīng)性。鋁鋯偶聯(lián)劑與無機(jī)填料的反應(yīng)主要是通反應(yīng)性。鋁鋯偶聯(lián)劑與無機(jī)填料的反應(yīng)主要是通過過Al-Zr之間的蟄合來實(shí)現(xiàn)的。由于其對(duì)無機(jī)填之間的蟄合來實(shí)現(xiàn)的。由于其對(duì)無機(jī)填料的表面改性不可逆，故不僅可以改善填料的分料的表面改性不可逆，故不僅可以改善填料的分散性及降低體系的粘