偶联剂及偶联剂在填料中的应用剖析.ppt

北京化工大学材料科学与工程学院 * 铝酸酯偶联剂处理填料表面的机理 铝酸酯偶联剂对填料表面进行处理，是由于铝酸酯偶联剂能与填料表面发生反应，生成单分子层。 例如，经过铝酸酯处理的碳酸钙表面的羟基消失，而且反应生成了微量液体，经证明是铝酸酯偶联剂与碳酸钙表面发生反应生成的丙醇。用这种处理过的碳酸钙填充到HDPE中，比未经处理的碳酸钙填充到HDPE中，加工流动性好，制品表面光亮，断裂伸长率及抗冲击性能提高。 北京化工大学材料科学与工程学院 * 铝酸酯偶联剂应用效果 经铝酸酯偶联剂处理的各种改性填料，其表面因化学或物理化学作用生成一有机长链分子层，因而亲水性变成亲有机性。 对照实验表面：经过铝酸酯偶联剂处理的填料吸水率下降、颗粒度变小、吸油量减少，因此用于聚乙烯等的复合制品，可改善加工性能、增加填料用量，提高产品质量，降低能耗和生产成本，因而有明显的经济效益。 北京化工大学材料科学与工程学院 * 铝酸酯偶联剂处理的聚乙烯 经铝酸酯偶联剂处理的聚乙烯填充体系，其原有表面性质发生变化，而具有所希望的新的性质： 如疏水性、热稳定性、抗静电性 北京化工大学材料科学与工程学院 * 铝酸酯起到的作用之一降粘作用 降低填充体系的粘度，改善加工性能。铝酸酯偶联剂对聚乙烯填充体系有明显的降粘作用，其效果与相应的钛酸酯偶联剂一样优异。虽然不同品种的铝酸酯偶联剂的降粘效果有差异，同一品种的铝酸酯偶联剂对不同填料体系的降粘效果虽然不一样，但对各种无机填料、颜料都有较好的降粘效果。 北京化工大学材料科学与工程学院 * 铝酸酯起到的作用之一降粘作用 5x10 1 10 2 2x10 2 4x10 2 10 3 10 4 [Pa*s] [kPa] 180 o C L/D = 30:2 HDPE/Wood HDPE/ AL /Wood HDPE/ 铝酸酯 /Wood neat HDPE h t 北京化工大学材料科学与工程学院 * 铝酸酯起到的作用之二增加填料的加入量 和钛酸酯偶联剂一样，经铝酸酯处理的无机填料在聚乙烯中的填充量可大幅度提高，尽管不同品种偶联剂对提高幅度的影响有所不同，但均显著高于未处理或仅表面涂覆处理的相应的填料填充量(指达到同样体系粘度时)。 北京化工大学材料科学与工程学院 * 铝酸酯偶联剂使用量 一般为填充体系中所用填料质量的0.3～1.0%。 对于注射或挤出聚乙烯硬制品，用填料量的1.0%左右。 其它工艺的制品、软制品及发泡制品，用填料量的0.3—0.5%。 高比表面的填料，如氢氧化铝、氢氧化镁、白炭黑可用1.0%--1.3%。 北京化工大学材料科学与工程学院 * 铝酸酯偶联剂的加入方法 对于聚氯乙烯，经过铝酸酯偶联剂表面处理的填料用法和普通填料一样，可以直接应用。 对于聚乙烯粒状树脂与填料的填充体系，最好先制成相应的母料。 北京化工大学材料科学与工程学院 * 其他表面处理剂 除了上述几种填料的表面处理剂以外，近年来人们又用有机高分子处理填料表面，尤其是塑料合金中的相容剂以及高分子超分散剂的研究和应用给填料表面处理注入了新的活力。可用作填料表面处理剂的高分子物质有很多类型，如液态或低熔点的低聚物或高聚物、液态或低熔点的线型缩合预聚物、带有极性基接枝链(点)或嵌段链的高分子增容剂、聚合物溶液或乳液等等 北京化工大学材料科学与工程学院 * 无机表面处理剂 另外，应用无机物对填料表面进行处理，一般是为了获得特殊的效果和功能。无机处理剂实际上早已用于云母和各种颜料的表面处理，如二氧化钛、氧化铁等氧化物包覆在云母片的外层，可以制得珠光颜料，这种珠光颜料混到聚乙烯中制得的制品具有珠光效果。钛白粉也往往须经铝盐、硅酸盐或其它无机盐溶液处理后形成一层致密的包覆膜而具有更高的保光性、耐候性、着色力和遮盖力等性能。 北京化工大学材料科学与工程学院 * 木粉和淀粉的表面处理 有机填料： 木粉 淀粉 等处理中有时也采用表面活化剂 北京化工大学材料科学与工程学院 * 填充改性的实例 PP填充改性 PVC填充改性 北京化工大学材料科学与工程学院 * 填料对PP挠曲强度的影响 滑石粉 碳酸钙 北京化工大学材料科学与工程学院 * 填料对PP屈服强度的影响 滑石粉 碳酸钙 北京化工大学材料科学与工程学院 * 填料对PP挠曲模量的影响 滑石粉 碳酸钙 北京化工大学材料科学与工程学院 * 填料对PP物理性能的影响 滑石粉 碳酸钙 北京化工大学材料科学与工程学院 * 填料对PVC挠曲强度的影响 滑石粉 碳酸钙 北京化工大学材料科学与工程学院 * 填料对PVC抗张强度的影响 滑石粉 碳酸钙 3.母粒制作工艺 无机物填料表面活化 填料：100 PHR 偶联剂：0.3-1.0 PHR 石蜡：0.5-1.0 PHR 分散