填料表面处理方法

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1、II填料的表面处理方法偶联剂法极性的，水4.5.1概述天然或人工合成无机填料 不溶性物质有机高分子极性极小二者相容性不好一一加工性能及使用性能 下降必须对填料表面进行处理，使填料表面的 极性接近所要填充的高分子树脂，改善相 容性。|所选用的表面处理剂表面活性剂偶联剂有机高分子无机物Ill4.5.2偶联剂概念：偶联剂是一种同时具有与无机物和 有机物反应的两种性质不同的官能团的低 分子化合物。结构式：（RO）xMAyRO易进行水解或交换反应的短链烷氧基M中心原子Si,Ti,AI,P等A与中心原子结合稳定的较长链亲有机基团作用机理偶联剂的两类基团分别通过化学反应或物理化学作用一端与填料表面结合另一端

2、与高分子树脂缠结或反应使得表面性质悬殊的无机填料与聚合物两相 较好地相容无机填料（填料一般为无机物，大多是极 性的、水不溶性的物质）与有机基体（极 性小的有机高分子树脂）相容性很差。直 接加入后在成型加工过程中，由于基体的 冷却收缩率大多比无机填料的要大。这样 在界面发生脱离，形成环隙或缝隙，从而 基体与无机填料脫离。不但起不到补强效 果，反而由于材料内部形成微孔而使其力 学性能下降。基偉_CaC03环隙Ill15KU X1000I|2历史、发展与现状二战后，军事和航天的需要一硅烷偶联剂 -GF增强塑料和橡胶，效果显著。至今有 上百个品种。烯丙基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、氨基 硅烷主要生产厂家

3、：Union Carbide CorpDow Corning Corp过氧化硅烷 阳离子硅烷 叠氮硅烷 适用于聚烯炷will硅烷偶联剂适合处理二氧化硅云母三水合氧化铝硅灰石玻璃纤维高岭土对碳酸盐、硫酸盐处理效果不佳钛酸酯偶联剂 1972年美国肯尼迪公司(Kenrich Inc.) 研制出TTC (三异硬酯酰基钛酸异丙酯)。近10年发展迅速will铝酸酯偶联剂问世 1984年我国福建师范大学高分子系章文贡 等首创铝酸酯偶联剂，50多个品种。合成工艺简单、产率高、无腐蚀、无污染、 色浅、无毒热稳定性好适用面宽O偶联效果好|发展动向问世50多年后，仍处于迅速发展状态寻找更高效、更廉价的新型偶联剂向多

4、功能发展，逐渐形成专用化、系列化 品种解决高填充条件下加工与制品力学性能问 题|硅烷偶联剂结构：RSiX3 R：是具有反应活性的有机物乙烯基、环氧基、氨基、甲基丙 烯酸酯、硫酸剂等X：是能够水解的烷氧基甲氧基、乙氧基、氯等硅烷偶联剂不意图(IV)例：乙烯基三氯硅烷（CH?二CHSiCy 处理玻璃纤 维（玻璃纤维的表面有大量的硅醇基。）吸附CH2=CHSiC13 chpIhOHOH缩合 CH2CM-0 /2=CE-SH0 =IllR基中含有氨基一竣基、环氧基、异氧酸基环氧基轻基、竣基、氨基等双键含双键的聚合物交联叠氮基所有类型的有机聚合物不同硅烷偶联剂适用范围硅烷偶联剂R中含有适用高分子体系S3

5、Si-R环氧基环氧树脂、不饱和聚酯、酚 醛树脂、尼龙、聚氨酯及含 疑基的塑料氨基环氧树脂、聚氨酯双键采用引发剂或交联剂 固化的高分子体系过氧基或二叠 氮基PP PE EPDM SBS 天然胶等%实例：磺酰叠氮硅烷偶联剂填充pp填料：40%；偶联剂：0.5%纯PPPP+云母（未处理）PP+云母（处理）拉伸强度27.628.149.6拉伸模量97239994344弯曲强度40.049.988.3挠曲模量124153787102缺口冲击10.310.39.24热变形T11.72.0密度0.9021.2251.238Ill缺点价格较高对加工性能有不良影响原因：结构中反应性基团多，与填料表面 的反应点多

6、；另一端的有机疏水基含碳原 子数少、链短。Ml钛酸酯偶联剂结构：亲无机端中心原子亲有机端(R0)4_n_Ti (O X_R_Y)n1 .(R0)4_n:是易水解的短链烷氧基或对水 看一定稳定性的螯合基，可与填料表面的 单分子层结合水或轻基的质子作用而结合 于无机填料表面。Ill2.(0-X-RJ-Y)n：是亲有机基团。 o 酰氧基或烷氧基-X 是功能部位如X是O R-P=o,此时由于P原 子改性后填料具有阻燃性 R是长链坯基，碳原子数17,与聚合物 分子发生缠结，借分子间范德华力结合。Y是末端部分，为氢原子、双键、氨基、环氧 基等。它们与聚合物大分子反应形成化学偶联。ii值的改变，可调节偶联剂

7、与填料或高分子的反 应性基各种特性单烷氧基钛酸酯偶联剂偶联机 理示意图c 少q、4 /HTTSAhc=oa爲笃 XTiZ丄显CHM-CH川CH、3?1CH-OH、o一Ti f O-C-HCHhCH,单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶 联剂偶联机理示意图图340单烷氧基焦磷酸酯基型钛酸酯偶联作用示意图图340单烷氧基焦磷酸酯基型钛酸酯偶联作用示意图OH-OR)i OR +ORHOP (川十 fVOHOH图340单烷氧基焦磷酸酯基型钛酸酯偶联作用示意图螯合型钛酸酯偶联剂偶联机理 示意图H0CH2C=0o/TiOR)：0 0-CCH,OH Cj oTiOR)2Ill应用实例1例：用丙基三（十二烷基苯磺酰基）

8、钛酸酯分别处理碳酸钙和滑石粉，经 处理的填料与HDPE以20： 80比例混 合后，其填充体系的平衡扭矩下降 29%和31 % （偶联剂用量为0.5%）Ill应用实例2例：用KR-12和KR28分别处理CaCO3 , 再填充到PVC中，PVC： CaCO3为60： 40, 经偶联剂处理的CaCC3填充体系比未处理的 体系冲击强度分别提高3倍、8倍（用量0.4% 时）和6倍、9倍（用量为1.2%时）Ill铝酸酯偶联剂DnI 伽hr虬-Wh (RO)x：是水解或交换反应的短 链烷氧基，是秦无机墓团。 (OCOFT) m :亲有机基团。Dn：是含孤电子对的配位基团， 它没有特殊作用，只是与铝原子 配位

9、从而使此偶联剂稳定。1983 年以前没有铝酸酯偶联剂，就是 因为铝酸酯酸易水解和缔合不稳 定，后来由于Dn的作用才有了铝 酸酯偶联剂。铝酸酯偶联剂的作 用机理与前面的相似。铝酸酯偶联剂空间结构示意图RR铝酸酯偶联剂处理填料作用机 理(R0) Al(OCR) D _ 拌DO-Al(OCfV)D.0Al (OCR).+ ROH夕0 De一A1(OCRz). t . D.图313铝酸酯偶联剂处理填料作用机理（示意）应用实例：PE交联发泡鞋片测试项目技术 指标未处理10份处理20份处理30份处理40份拉伸强度/MPa2.53.93.83.73.5伸长率/%150301275275253绍氏硬度/ 度4

10、5560656464密度/(g/cm3)0.330.430. 290.320.320.31屈挠龟裂/ 获6万次合格合格合格合格I|3、填料的处理方法干法湿法气相表面处理法加工现场处理法Ill干法填料+处理剂T高速混合、烘干高速混合、 冷却T处理好的填料1表面涂覆处理2、表面反应处理3、表面聚合处理milII湿法1吸附法2、化学反应法3、聚合法|气相表面处理法O实质上是通过处理剂以气态与填料粉体表 面发生化学反应来达到填料表面处理的一 类方法。低温等离子体法处理云母处理方法等离子体min硅烷钛酸酯3830KH-550 NDJ-105接触角 70.4 72.770.643.927.6加工现场处理法1捏合处理法：2、反应挤出处理法3、研磨处理法IllEND|聚合物改性中的热点问题共混与填充改性：有机、无机刚性粒子增韧理论T增韧又增 强超细粉碎技术纳米技术相容技术、表面处理技术、分散技术LCP原位增强Ill聚合物改性中的热点问题纤维增强：新型高强高模纤维的应用、功 能纤维的应用化学改性：新型高分子的设计、增容剂表面改性：光接枝合成表面高性能化或功 能化材料谢谢欣赏