填料與偶聯(lián)劑及應(yīng)用

填料與偶聯(lián)劑及應(yīng)用第1頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六石頭紙北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2用石頭制紙的技術(shù)，原理就是將石頭的主要成分“碳酸鈣”研磨成超細(xì)微粒后吹塑成紙的。第2頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六石頭紙

(RichMineralPaper,RMP)用磨成粉末的石頭為主要原料，加上15％的聚乙烯和5％膠合劑做成的。這種紙防水堅(jiān)固不易燃燒，最重要的是不用砍樹(shù)造紙，非常環(huán)保。2010年兩會(huì)期間，政協(xié)委員們領(lǐng)到了會(huì)議通知、日程表、便簽紙等東西都是以碳酸鈣為主要原料的低碳“石頭紙”北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院3第3頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六配方和制作特點(diǎn)以高分子聚合物為基材原料（含量為20～30%），利用高分子界面化學(xué)原理和高分子改性的特點(diǎn)，經(jīng)特殊工藝處理后，采用聚合物擠出、吹制成型工藝制成。將石灰石礦石磨成1500-2500目的超細(xì)粉，隨后進(jìn)行第二道工序，將85%改性碳酸鈣添加上15%的添加劑制成母粒，最后通過(guò)擠壓吹膜設(shè)備制成紙或袋。北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院4第4頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用于一次性生活消耗用品，比如垃圾袋、購(gòu)物袋、食品袋、密實(shí)袋、餐盒、腳套手套、臺(tái)布、雨衣、防塵罩等；也可應(yīng)用于文化用紙，比如印刷紙、書(shū)寫(xiě)紙、廣告裝潢紙、道林紙、涂布紙、膜造紙、圖畫(huà)紙、招貼紙、打字紙、郵封紙、香煙紙、格拉辛紙、新聞紙等；還可應(yīng)用于建材裝飾，比如裝飾壁紙等；還可應(yīng)用于工業(yè)包裝等領(lǐng)域，比如化肥袋、水泥袋、米面袋、服裝袋、各種手提袋、紙盒紙箱等；還可應(yīng)用于特殊用紙方面，比如野外作業(yè)用紙、水下作業(yè)用紙、礦下作業(yè)用紙、軍事特殊用紙等。北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院5第5頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六導(dǎo)熱塑料北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院6第6頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六導(dǎo)熱塑料北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院7第7頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六LED燈的壽命圖北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院8第8頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六代替鋁材北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院9第9頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六替代鋁北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院10第10頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院11第11頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六代替金屬材料的優(yōu)勢(shì)北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院12第12頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六不同規(guī)格的原材料北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院13第13頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六炭黑填充導(dǎo)電塑料乙炔黑:河北下花園炭黑廠超導(dǎo)黑-1、超導(dǎo)黑-2:四川自貢炭黑廠超導(dǎo)黑-3:邯鄲永年炭黑廠超導(dǎo)黑-4:德國(guó)迪高薩公司提供PP-1600:北京向陽(yáng)化工ABS747:臺(tái)灣奇美公司SBS:岳陽(yáng)化工廠酞酸酯偶聯(lián)劑:南京曙光化工廠北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院14第14頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六導(dǎo)電性能與炭黑北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院15不同種類炭黑添加量與電性能關(guān)系A(chǔ)-超導(dǎo)黑-4德國(guó);B-超導(dǎo)黑-3邯鄲永年;C-乙炔炭黑河北下花園第15頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六導(dǎo)電炭黑制作工藝北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院16雙螺桿造粒工藝過(guò)程密煉-雙螺桿造粒工藝過(guò)程第16頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六聚丙烯編織袋(或聚丙烯管材)用填充母料無(wú)規(guī)聚丙烯(APP)35碳酸鈣65鈦酸酯偶聯(lián)劑TTS0.9硬脂酸(HSt)3聚乙烯蠟0.5北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院17加工條件APP軟化點(diǎn)低，包覆填料效果較好，但制品的強(qiáng)度較低;其中碳酸鈣用氫質(zhì)型或重質(zhì)型均可，但均要預(yù)先進(jìn)行偶聯(lián)處理，然后再與APP等助劑混合。生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)一般添加填充母料10~30份，根據(jù)用戶性能要求而定;常用擠出工藝法生產(chǎn)，也可用雙輥法工藝生產(chǎn)第17頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六聚乙烯制品用填充母料LDPE10LLDPE10HDPE5CaCO375鈦酸酯偶聯(lián)劑TTS1石蠟4HSt2北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院18第18頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六聚丙烯用填充母料聚丙烯(粉狀PP)100碳酸鈣120偶聯(lián)劑NDZ1010.7硬脂酸鋅1抗氧化劑10100.2輔助抗氧劑DLTP0.6北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院19第19頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六增強(qiáng)型填充母料PP100硅灰石粉(400目)250偶聯(lián)劑KH-5502.5聚乙烯蠟5HSt1北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院20第20頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六ABS填充母料ABS10SBS8CaCO3100偶聯(lián)劑1抗氧劑0.3光亮劑1.2使用時(shí)：ABS/母料=100/15北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院21第21頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六聚烯烴碳酸鈣填充母料碳酸鈣100LDPE(1F7B)20偶聯(lián)劑OL-T9991.3硬脂酸鈣2白油2.6北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院22第22頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六硅灰石填充母料

LDPE20硅灰石粉(325目)100KH5500.5~1.5分散劑5潤(rùn)滑劑0.5北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院23第23頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六有關(guān)填料的項(xiàng)目填充母粒（碳酸鈣、滑石粉、硫酸鋇等）阻燃母粒（三氧化二銻、氫氧化鈣、氫氧化鎂）著色母粒（炭黑母粒、鈦白母粒，色母粒）吸水母粒（氧化鈣）木塑制品北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院24第24頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院25填料的作用提高剛性提高耐熱性改善耐候性增加尺寸穩(wěn)定性賦予著色遮蓋力降低成本某些特殊填料：提高電絕緣性導(dǎo)熱性阻燃性導(dǎo)電性耐水性耐溶劑性降低粘度第25頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六目錄填料偶聯(lián)劑處理配方與工藝處理設(shè)備和造粒設(shè)備北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院26第26頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院27一、填料碳酸鈣陶土白炭黑硫酸鋇玻璃微珠玻璃纖維赤泥粉煤灰碳黑淀粉木粉第27頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院28常用填料的性能各種填料的性質(zhì)第28頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院29目與粒徑對(duì)照表目204060100mm0.8330.3500.2500.125目32562512502500μm4520105第29頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院30對(duì)填料的基本要求細(xì)度適當(dāng)不含有加速聚合物降解的成份吸收增塑劑的能力要小第30頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院31填料的粒徑填料的粒徑對(duì)塑料的性能影響很大，在微米范圍內(nèi)粒徑越小，效果越好。剛性、硬度、耐熱溫度上升沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度（在~5%以下有增強(qiáng)作用，隨著填充量增加，沖擊強(qiáng)度均下降）尺寸穩(wěn)定性好，收縮率隨添加量增加而變小第31頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院32填料和樹(shù)脂之間的作用1.填料表面被樹(shù)脂所潤(rùn)濕，顆粒包藏在樹(shù)脂內(nèi)。拉伸強(qiáng)度上升，伸長(zhǎng)率下降。2.填料表面與樹(shù)脂產(chǎn)生強(qiáng)烈的物理粘附（范德華引力），塑料強(qiáng)度增加。3.填料之間或填料與樹(shù)脂之間以化學(xué)力結(jié)合，增強(qiáng)效果顯著。如偶聯(lián)處理的填料。第32頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院33填料在樹(shù)脂中的分散填料的表面處理偶聯(lián)劑在樹(shù)脂中的分散設(shè)備研磨機(jī)混合機(jī)雙螺桿擠出機(jī)第33頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院34填料對(duì)制品性能的影響對(duì)軟PVC的影響對(duì)硬PVC的影響對(duì)糊PVC的影響對(duì)PE的影響對(duì)工程塑料的影響第34頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院35填料對(duì)軟PVC制品性能的影響拉伸性能第35頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院36填料對(duì)軟PVC制品性能的影響伸長(zhǎng)率第36頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院37填料對(duì)軟PVC制品硬度的影響第37頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院38填料對(duì)軟PVC制品性能的影響第38頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院39填料對(duì)軟PVC制品性能的影響各種填料配合的軟PVC的增塑劑必要量第39頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院40填料對(duì)軟PVC制品性能的影響撕裂強(qiáng)度第40頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院41填料對(duì)軟PVC制品性能的影響第41頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院42填料對(duì)軟PVC制品性能的影響第42頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院43填料對(duì)軟PVC制品性能的影響電性能第43頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院44填料對(duì)硬PVC制品性能的影響沖擊強(qiáng)度第44頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院45填料對(duì)硬PVC制品性能的影響不同填料對(duì)沖擊強(qiáng)度的影響第45頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院46填料對(duì)硬PVC制品性能的影響管材和管件的沖擊強(qiáng)度第46頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院47填料對(duì)硬PVC制品性能的影響拉伸強(qiáng)度第47頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院48填料對(duì)硬PVC制品性能的影響彎曲強(qiáng)度第48頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院49填料對(duì)硬PVC制品性能的影響耐熱性第49頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院50填料對(duì)硬PVC制品性能的影響硬度與密度第50頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院51填料對(duì)糊PVC性能的影響粘度降低第51頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院52填料對(duì)聚烯烴PO制品性能的影響硬度與密度增加強(qiáng)度下降沖擊性能下降耐熱提高一定程度第52頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院532.偶聯(lián)劑常用的表面處理劑從物質(zhì)結(jié)構(gòu)與特性來(lái)劃分，主要可分為四大類：表面活性劑偶聯(lián)劑有機(jī)高分子無(wú)機(jī)物第53頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院54表面活性劑所謂表面活性劑，是指用極少量即可顯著改變物質(zhì)表面自由能(通常是降低)的物質(zhì)。其分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是具有兩個(gè)組成部分，其一是一個(gè)較長(zhǎng)的非極性烴基，稱為疏水基，另一部分是一個(gè)較短的極性基，稱為親水基。第54頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院55表面活性劑的兩個(gè)基本特性由于表面活性劑這種不對(duì)稱的兩親分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因此具有兩個(gè)基本特性：一是很容易定向排列在物質(zhì)表面或兩相界面上，從而使表面或界面性質(zhì)發(fā)生顯著變化。二是表面活性劑在溶液中的溶解度，即以分子分散狀態(tài)的濃度較低，在通常使用濃度下大部膠團(tuán)(締合體)狀態(tài)存在。第55頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院56表面活性劑按結(jié)構(gòu)和性質(zhì)分類離子型

(陰離子型和陽(yáng)離子型和兩性離子型)非離子型第56頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院57按照表面活性劑分子大小分類小分子表面活性劑高分子表面活性劑第57頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院58表面活性劑按其親水基的類型分類親水基為羧酸鹽、磺酸鹽、硫酸酯鹽、磷酸酯鹽等的陰離子表面活性劑親水基為伯胺鹽、仲胺鹽、叔胺鹽、季胺鹽、吡啶鹽的陽(yáng)離子表面活性劑親水基為氨基酸、甜菜堿、咪唑啉等的兩性離子表面活性劑等第58頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院59表中是一些常用的表面活性劑離子型表面活性劑陰離子型親水基常見(jiàn)品種羧酸鹽硬脂酸鹽、硬脂酸三乙醇銨鹽磺酸鹽十二烷基苯磺酸鈉、二丁基苯磺酸鈉硫酸酯鹽十二烷基硫酸鈉陽(yáng)離子型季銨鹽十六烷基三甲溴化銨吡啶鹽十二烷基吡啶鹽酸鹽兩性離子型氨基酸

甜菜堿

咪唑啉

非離子型聚氧乙烯脂肪酸聚氧乙烯醇酯多元醇單硬脂酸甘油酯、蔗糖單月桂酸酯混合型離子-非離子型

特殊類型表面活性劑氟表面活性劑

硅表面活性劑

高分子表面活性劑聚乙烯醇聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、聚乙烯吡啶十二烷基溴化季銨鹽、木質(zhì)素磺酸鈉第59頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院60表面活性劑的三個(gè)特性一是表面活性劑在溶液中的某些重要性質(zhì)，即膠團(tuán)化作用，KP點(diǎn)和濁點(diǎn)；二是表面活性劑的表面性質(zhì)，即對(duì)表面張力的影響、表面作用和潤(rùn)濕作用；三是表面活性劑本身結(jié)構(gòu)所體現(xiàn)出來(lái)的親水親油性，即其親水親油平衡值(HLB值)第60頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院61膠團(tuán)化作用和cmc值表面活性劑分子的兩親結(jié)構(gòu)使其水溶液的許多性質(zhì)，如表面張力、界面張力、高頻電導(dǎo)、滲透壓、密度等都隨表面活性劑濃度達(dá)到某一數(shù)值，而使各種溶液性質(zhì)發(fā)生突變。這一使溶液性質(zhì)發(fā)生突變的濃度值稱為臨界膠團(tuán)濃度(cmc)，此過(guò)程稱為膠團(tuán)化作用（表面活性劑分子從分子或離子分散狀態(tài)締合成膠團(tuán)）。第61頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院62臨界膠團(tuán)濃度(cmc)臨界膠團(tuán)濃度(cmc)值可以作為表面活性劑表面活性的一種度量，cmc越小表示形成膠團(tuán)所需表面活性劑的濃度越低，達(dá)到表面或界面飽和和吸附的濃度也越低，因而使溶液表面或界面，或與表(界)面有關(guān)的性質(zhì)發(fā)生顯著變化所需的濃度也越低。第62頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院63cmc值測(cè)定cmc值可以通過(guò)：表面張力法染料法加溶作用法光散射法等方法測(cè)定，在手冊(cè)中也可以方便地查到。第63頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院64離子型表面活性劑的KP點(diǎn)離子型表面活性劑在水中的溶解度與溫度有關(guān)，其溶解度溫度曲線發(fā)生明顯上升的拐點(diǎn)，稱為KP點(diǎn)。KP點(diǎn)越低即表示該表面活性劑的溶解性越大，所以可用為離子型表面活性劑在水中溶解性的度量。第64頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院65非離子表面活性劑的濁點(diǎn)(CP)與離子型表面活性劑不同，非離子型表面活性劑的KP點(diǎn)很低，而且在水中的溶解性隨溫度升高而降低。當(dāng)溫度達(dá)到某一值時(shí)水溶液出現(xiàn)渾濁，該溫度值稱為該表面活性劑的濁點(diǎn)(CP)。在濁點(diǎn)以下，非離子型表面活性劑分子在水溶液中大部分以膠團(tuán)狀態(tài)存在。濁點(diǎn)越低，表示非離子型表面活性劑在水中溶解度越小，也即在水溶液中從分子狀態(tài)轉(zhuǎn)化形成膠束的能力越強(qiáng)。第65頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院66表面活性劑的KP點(diǎn)和濁點(diǎn)(CP)表面活性劑的KP點(diǎn)和濁點(diǎn)(CP)，可以直接從手冊(cè)中查到。第66頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院67表面張力所謂表面張力就是使液體表面盡量縮小的力。是表面的分子受液體內(nèi)部分子強(qiáng)烈吸引而產(chǎn)生的。表面活性劑分子的兩種結(jié)構(gòu)，使其有在物質(zhì)表面或界面上定向排列的強(qiáng)烈傾向，因而表面張力明顯下降，這是表面活性劑表面活性最重要的性質(zhì)之一。表面活性劑使表面張力下降可以從其效率和能力兩方面來(lái)衡量。第67頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院68表面張力當(dāng)表面活性劑的濃度達(dá)到臨界膠團(tuán)濃度時(shí)，表面張力-表面活性劑濃度曲線明顯有一個(gè)轉(zhuǎn)折，而且表面張力基本不再隨活性劑的濃度變化。此時(shí)的表面張力(γcmc)可以判斷表面活性劑降低表面張力的能力的大小。γcmc越小，降低表面張力的能力越大。第68頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院69臨界膠團(tuán)濃度(cmc)對(duì)于均為同系物的表面活性劑來(lái)說(shuō)，臨界膠團(tuán)濃度(cmc)則可以用比較其降低表面張力的效率，cmc值越小的，其效率越高。第69頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院70親水親油平衡值(HLB)表面活性劑使用時(shí)首先必須考慮其本身的親水親油性與應(yīng)用體系的親水親油生相適應(yīng)，以使表面活性劑能穩(wěn)定地取向排列在界面上發(fā)揮作用。第70頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院71親水親油平衡值(HLB)所謂親水親油平衡值(HLB)是作為選用表面活性劑時(shí)的一種經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，它反映了表面活性劑中親水基與疏水基相互作用而表現(xiàn)出來(lái)的一種宏觀整體性質(zhì)。HLB值越大，表明該表面活性劑親水性越大。各種常用的表面活性劑的HLB值可以從手冊(cè)中查到。第71頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院72偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑在填充體系中使用量最多，由于大多數(shù)偶聯(lián)劑對(duì)填料表面處理時(shí)都能產(chǎn)生化學(xué)作用，因此其處理效果非常好。偶聯(lián)劑的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也是分子中含有兩類不同性質(zhì)的化學(xué)基團(tuán)，一是親無(wú)機(jī)基團(tuán)，另一是親有機(jī)基團(tuán)。第72頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院73偶聯(lián)劑的分子結(jié)構(gòu)其分子結(jié)構(gòu)可用下式表示：(RO)x－M－Ay式中：RO代表易進(jìn)行水解或交換反應(yīng)的短鏈烷氧基。M代表中心原子，可以是硅、鈦、鋁、硼等。A代表與中心原子結(jié)合穩(wěn)定的較長(zhǎng)鏈親有機(jī)基團(tuán)，如酯?；?、長(zhǎng)鏈烷氧基、磷酸酯酰基等。第73頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院74偶聯(lián)劑對(duì)填料的作用機(jī)理用偶聯(lián)劑對(duì)填料表面進(jìn)行處理時(shí)，其兩類基團(tuán)分別通過(guò)化學(xué)反應(yīng)或物理化學(xué)作用，一端與填料表面結(jié)合，另一端與高分子樹(shù)脂纏結(jié)或反應(yīng)，藉此使表面性質(zhì)相差很大的無(wú)機(jī)填料與高分子兩相較好地相容。第74頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院75偶聯(lián)劑的種類在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中經(jīng)常使用的偶聯(lián)劑，按其中心原子的不同，主要有：硅烷偶聯(lián)劑鈦酸酯偶聯(lián)劑鋁酸酯偶聯(lián)劑第75頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院76硅烷偶聯(lián)劑硅烷偶聯(lián)劑之所以這樣稱呼，是因?yàn)槠渲行脑邮枪?Si)。其分子基本結(jié)構(gòu)如下：R－Si－X3式中：R為疏水基，如乙烯基、環(huán)氧基、氨基、甲基丙烯酸酯、硫酸基等。X是能水解的親無(wú)機(jī)基團(tuán)，如烷氧基，如甲氧基、乙氧基及氯等。第76頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院77適宜聚乙烯的偶聯(lián)劑對(duì)于聚乙烯來(lái)說(shuō)，疏水基為過(guò)氧基或二疊氮基的硅烷偶聯(lián)劑比較適用。因?yàn)檫@兩種基團(tuán)可以與聚乙烯發(fā)生化學(xué)或物理化學(xué)反應(yīng)。例如，用偶聯(lián)劑(S-3046，磺酰疊氮硅烷)在填充聚乙烯(聚乙烯填充云母)，其拉伸強(qiáng)度，拉伸模量、彎曲強(qiáng)度都得到了很大的提高，但缺口沖擊強(qiáng)度只有很小的下降。

第77頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院78硅烷偶聯(lián)劑的應(yīng)用多數(shù)硅烷偶聯(lián)劑由于結(jié)構(gòu)中的反應(yīng)性基團(tuán)多，與填料表面的反應(yīng)點(diǎn)多，而另一端的有機(jī)疏水基含碳原子數(shù)少、鏈短，因此在熱塑性塑料為基體樹(shù)脂的填充塑料中，使用硅烷偶聯(lián)劑往往對(duì)填充體系的加工流動(dòng)性能帶來(lái)不利影響，加之價(jià)格與其它種偶聯(lián)劑相比要昂貴的多，因此硅烷偶聯(lián)劑在聚乙烯中用量不多，而主要應(yīng)用在環(huán)氧或不飽和聚酯等熱固性塑料中，而且以處理玻璃纖維為主要用途。第78頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院79鈦酸酯偶聯(lián)劑鈦酸酯偶聯(lián)劑是在聚乙烯填充體系中經(jīng)常使用的一種偶聯(lián)劑。鈦酸酯偶聯(lián)劑可用來(lái)處理各種無(wú)機(jī)填料，如碳酸鈣、滑石粉、硫酸鋇及氫氧化鋁等。經(jīng)過(guò)鈦酸酯偶聯(lián)劑處理的填料填充到聚乙烯中，可以有效地改善填充體系加工流動(dòng)性和提高物理力學(xué)性能的效果。由于使用填料的化學(xué)成分不同，因此在不同填料填充聚乙烯時(shí)應(yīng)選擇不同的鈦酸酯偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理才能達(dá)到最佳效果。

第79頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院80鈦酸酯偶聯(lián)劑鈦酸酯偶聯(lián)劑的中心原子為鈦(Ti)，親無(wú)機(jī)部分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(H+)作用而結(jié)合于無(wú)機(jī)填料表面。而鈦酸酯的親有機(jī)部分，比較復(fù)雜，包括很多基團(tuán)如，酰氧基、烷氧基、烷基、雙鍵、氨基、環(huán)氧等等。第80頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院81鈦酸酯偶聯(lián)劑的分類根據(jù)鈦酸酯偶聯(lián)劑結(jié)構(gòu)的不同，可以把鈦酸酯偶聯(lián)劑分成許多種，但在聚乙烯加工中應(yīng)用的主要有以下三大類。單烷氧型單烷氧基焦磷酯基型螯合型第81頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院82單烷氧型單烷氧型，即分子中的親無(wú)機(jī)基團(tuán)只有一個(gè)易水解的短鏈烷氧基，因此適用于表面不含游離水而只含單分子層吸附水或表面有羥基、羧基的無(wú)機(jī)填料：碳酸鈣、氫氧化鋁、氧化鋅、三氧化二銻等。目前這一類型的偶聯(lián)劑用的最多的是(TTS)，即三異硬脂酰氧鈦酸異丙酯。第82頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院83單烷氧基焦磷酯基型a.單烷氧基焦磷酯基型，即分子中的親無(wú)機(jī)基團(tuán)是一個(gè)易水解的短鏈烷氧基，而親有機(jī)基團(tuán)為焦磷酯基。這一類偶聯(lián)劑適用于含水量較高的無(wú)機(jī)填料，如高嶺土、滑石粉、氫氧化鋁、氫氧化鎂等，用這類鈦酸酯偶聯(lián)劑處理填料時(shí)，除短鏈的單烷氧基與填料表面的羥基、羧基反應(yīng)外，游離水會(huì)使部分焦磷酸酯水解成磷酸酯。這類型的主要代表品種為(TTOPP-38S)，即三(二辛基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯。第83頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院84螯合型這種類型的偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)中的親無(wú)機(jī)基團(tuán)是對(duì)水有一定穩(wěn)定性的螯合基團(tuán)，因此可用于處理高溫度填料，如沉淀白炭黑、陶土、滑石粉、硅鋁酸鹽等，主要代表品種有螯合100型和螯合200型，其螯合基分別為氧化乙酰氧基和二氧乙撐基。第84頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院85鈦酸酯偶聯(lián)劑應(yīng)用實(shí)例用鈦酸酯偶聯(lián)劑對(duì)填料進(jìn)行處理可以得到較好的效果，如用單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑異丙基三(十二烷基磺?；?鈦酸酯(國(guó)內(nèi)商品名稱OL-T951，美國(guó)Kenric公司型號(hào)為TTBS-95)分別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分別比未經(jīng)處理填料的填充體系的平衡扭矩下降29%和31%(HDPE型號(hào)為2200J，偶聯(lián)劑用量為填料量的0.5%)。同一試驗(yàn)結(jié)果還表明填充HDPE體系的拉伸強(qiáng)度、彎曲彈性模量，經(jīng)偶聯(lián)處理的填充體系均高于未經(jīng)處理的填充體系。第85頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院86鋁酸酯偶聯(lián)劑鋁酸酯偶聯(lián)劑是近二十年來(lái)才發(fā)展起來(lái)的一種用途廣泛的偶聯(lián)劑，它具有：無(wú)機(jī)填料表面反應(yīng)活性大色淺無(wú)毒味小熱分解溫度較高適用范圍廣(可以處理大多數(shù)無(wú)機(jī)填料、無(wú)機(jī)顏料和無(wú)機(jī)阻燃劑)使用時(shí)無(wú)須稀釋以及便于運(yùn)輸和使用方便第86頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院87鋁酸酯偶聯(lián)劑處理填料表面的機(jī)理鋁酸酯偶聯(lián)劑對(duì)填料表面進(jìn)行處理，是由于鋁酸酯偶聯(lián)劑能與填料表面發(fā)生反應(yīng)，生成單分子層。例如，經(jīng)過(guò)鋁酸酯處理的碳酸鈣表面的羥基消失，而且反應(yīng)生成了微量液體，經(jīng)證明是鋁酸酯偶聯(lián)劑與碳酸鈣表面發(fā)生反應(yīng)生成的丙醇。用這種處理過(guò)的碳酸鈣填充到HDPE中，比未經(jīng)處理的碳酸鈣填充到HDPE中，加工流動(dòng)性好，制品表面光亮，斷裂伸長(zhǎng)率及抗沖擊性能提高。第87頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院88鋁酸酯偶聯(lián)劑應(yīng)用效果經(jīng)鋁酸酯偶聯(lián)劑處理的各種改性填料，其表面因化學(xué)或物理化學(xué)作用生成一有機(jī)長(zhǎng)鏈分子層，因而親水性變成親有機(jī)性。對(duì)照實(shí)驗(yàn)表面：經(jīng)過(guò)鋁酸酯偶聯(lián)劑處理的填料吸水率下降、顆粒度變小、吸油量減少，因此用于聚乙烯等的復(fù)合制品，可改善加工性能、增加填料用量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低能耗和生產(chǎn)成本，因而有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。第88頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院89鋁酸酯偶聯(lián)劑處理的聚乙烯經(jīng)鋁酸酯偶聯(lián)劑處理的聚乙烯填充體系，其原有表面性質(zhì)發(fā)生變化，而具有所希望的新的性質(zhì)：如疏水性、熱穩(wěn)定性、抗靜電性第89頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院90鋁酸酯起到的作用之一

降粘作用降低填充體系的粘度，改善加工性能。鋁酸酯偶聯(lián)劑對(duì)聚乙烯填充體系有明顯的降粘作用，其效果與相應(yīng)的鈦酸酯偶聯(lián)劑一樣優(yōu)異。雖然不同品種的鋁酸酯偶聯(lián)劑的降粘效果有差異，同一品種的鋁酸酯偶聯(lián)劑對(duì)不同填料體系的降粘效果雖然不一樣，但對(duì)各種無(wú)機(jī)填料、顏料都有較好的降粘效果。第90頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院91鋁酸酯起到的作用之一

降粘作用5x1011022x1024x102103104[Pa*s][kPa]180oCL/D=30:2

HDPE/WoodHDPE/AL/WoodHDPE/鋁酸酯/WoodneatHDPEh

t

第91頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院92鋁酸酯起到的作用之二

增加填料的加入量和鈦酸酯偶聯(lián)劑一樣，經(jīng)鋁酸酯處理的無(wú)機(jī)填料在聚乙烯中的填充量可大幅度提高，盡管不同品種偶聯(lián)劑對(duì)提高幅度的影響有所不同，但均顯著高于未處理或僅表面涂覆處理的相應(yīng)的填料填充量(指達(dá)到同樣體系粘度時(shí))。第92頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院93鋁酸酯偶聯(lián)劑使用量一般為填充體系中所用填料質(zhì)量的0.3～1.0%。對(duì)于注射或擠出聚乙烯硬制品，用填料量的1.0%左右。其它工藝的制品、軟制品及發(fā)泡制品，用填料量的0.3—0.5%。高比表面的填料，如氫氧化鋁、氫氧化鎂、白炭黑可用1.0%--1.3%。第93頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院94鋁酸酯偶聯(lián)劑的加入方法對(duì)于聚氯乙烯，經(jīng)過(guò)鋁酸酯偶聯(lián)劑表面處理的填料用法和普通填料一樣，可以直接應(yīng)用。對(duì)于聚乙烯粒狀樹(shù)脂與填料的填充體系，最好先制成相應(yīng)的母料。第94頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院95其他表面處理劑除了上述幾種填料的表面處理劑以外，近年來(lái)人們又用有機(jī)高分子處理填料表面，尤其是塑料合金中的相容劑以及高分子超分散劑的研究和應(yīng)用給填料表面處理注入了新的活力?？捎米魈盍媳砻嫣幚韯┑母叻肿游镔|(zhì)有很多類型，如液態(tài)或低熔點(diǎn)的低聚物或高聚物、液態(tài)或低熔點(diǎn)的線型縮合預(yù)聚物、帶有極性基接枝鏈(點(diǎn))或嵌段鏈的高分子增容劑、聚合物溶液或乳液等等第95頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期六北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院96無(wú)機(jī)表面處理劑另外，應(yīng)用無(wú)機(jī)物對(duì)填料表面進(jìn)行處理，一般是為了獲得特殊的效果和功能。無(wú)機(jī)處理劑實(shí)際上早已用于云母和各種顏料的表面處理，如二氧化鈦、氧化鐵等氧化物包覆在云母片的