塑料加工中,偶联剂改性粉体填料有什么作用呢?看完就明白了!

偶联剂对填料的改性,在我国塑料工业中已经历快30年,在取得改性效果的同时,也出现一些改性未取得理想效果的反映,经调查分析,塑料改性效果的取得,必须与塑料加工中各个技术环节要有良好的协调配合。

一、 非金属矿(粉体材料)

  • 在塑料工业中的作用在塑料加工中,加入适当的粉体填料,可达到增量降低成本的作用,还能改善或提高塑料制品的物理力学性能、耐磨性能、热学性能、耐老化性能,还能克服塑料不耐低温、低刚硬性、易膨胀性、易蠕变性等缺点。
  • 所以,填料既有增量作用,又有改性效果;有些填料具有活性,还能起到补强作用。
  • 增量剂可使塑料制品的密度、弹性模量、压缩强度、挠曲强度得到改善,收缩率变小,尺寸稳定性好,减弱了材料的力学性能和温度的依赖关系,降低制品成本。
  • 增强剂的作用在于使制品的抗张强度、断裂伸长率、压缩强度、剪切强度、弹性模量、热变形温度提高,缩小制品收缩率,改进其蠕变性,提高弯曲、蠕变模量,降低负荷的粘弹屈服,提高拉伸强度。
  • 近年来,塑料工业发展,填充剂也向功能型要求发展,并向超细、超微细发展,对填料的界面未经改性已不适应塑料工业发展的要求,用偶联剂对填料界面改性,已形成广泛的共识。
  • 非金属矿填料已成为塑料工业不可缺少的原料,随着改性技术的进步,在塑料中使用的非金属矿填料的种类、数量都将迅速扩大,并据其价格低廉、性能独特、改性效果显著的优势,在塑料工业中有着重要的作用。

二、 偶联剂改性填料

  • 在塑料工业中的应用为了使复合材料达到预期的性能,需对填料表面进行改性,以增强它与基本树脂的相容性和结合力。
  • 用偶联剂对填充剂界面改性的作用是:提高塑料制品质量档次;提高塑料制品附加值;促进塑料新产品开发、新技术的应用。
  • 七十年代末我国消化吸收国外技术,研究生产硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂,八十年代初形成小规模生产,对我国塑料工业发展起了积极作用。
  • 随后,国内又自行研制开发生产了铝酸酯偶联剂、稀土偶联剂等。
  • 目前国内偶联剂的类型、品种很多,应用时应对其质量、性能多加研究。
  • 偶联剂对填料改性,既有物理变化、又有化学反应,更与塑料加工中其它工艺技术环节相联系,否则改性效果再好,不一定能在最终制品上反应出改性效果。
  • 不同树脂、不同填料、不同用途应选择不同类型的偶联剂填充剂多数是无机物,必须考虑到它与基体树脂的相容性。
  • 有机聚合物分子结构及物理形态和无机物(粉体填料)不相同,两种结构不相同的材料不可能结合在一起,选用具有两性基团的偶联剂,通过化学链或缠绕将填料与树脂紧密牢固地结合起来。

三、填料的改性方法和要求

  • 改性设备的选择:连续性粉体表面改性机、高速混合机等。须选用高混机,转速>1000r/min,容积200~500L,要求投入的粉体材料在高速转动下,粉体在混合室内作旋转运动,高速旋转的料流撞击到折流板上,改变流动方向,进而强化了物料混合与分散效果,使聚集状态粉体充分分散,偶联剂在每个粉体粒子界面上都包覆一层分子膜。
  • 粉体材料的含水量:应低于0.5%,否则单烷氧型钛酸酯偶联剂易水解失效。含湿量较高的填料,如粘土、云母、滑石粉等,可选用焦磷酸型钛酸酯偶联剂,它除了与填料表面羟基反应形成偶联外,焦磷酸酯基也可分解形成磷酸酯结合一部分水。对高湿填料的含水聚合物体系,如湿法SiO2、陶土、滑石粉、硅酸铝、水处理玻璃纤维、炭黑以及酞菁、铁红在水性溶液中的分散防沉,可选用具有极好水解稳定性的鳌合型钛酸酯偶联剂。
  • 药剂选择:四价钛酸酯偶联剂会不同程度地与酯类增塑剂和其它酯类化合物发生酯交换反应,遇有这种状况,可选用配位型钛酸酯偶联剂。一般表面活性剂会影响或对抗钛酸酯偶联剂与无机填料的偶联作用,如氧化锌、硬酯酸等,这些材料必须在填料、偶联剂、聚合物充分混合后再加入,以免影响偶联效果。
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