《拉挤用高岭土填料的表面处理研究》.pdf

纤维复合材料990209 纤维复合材料 FIBER COMPOSITES 1999年　第16卷　第2期 　Vol.16　No.2　1999 拉挤用高岭土填料的表面处理研究 何东晓　王　辉 摘要：本文采用实验的方法，研究了用硅烷偶联剂处理高岭土填料后，再将其用于拉 挤树脂中，提高了拉挤复合材料产品的力学性能，并用电镜实验照片证实了这一点。 为拉挤工艺原材料的选择积累了经验。 关键词：拉挤　高岭土　填料　偶联剂　表面处理 ABSTRACT 1　前　言 　　近年来，随着拉挤市场的不断扩展，拉挤技术得到了很大发展。在拉挤复合材料 中，粉状的无机填料已获得了大量的使用。适当地加入一些粉状填料，不仅可以降低 产品成本，还可使制品的某些性能得到改进，而且对拉挤工艺的操作性也有较大的改 善。 　　目前拉挤工艺中常用的无机粉末填料有：轻质碳酸钙、氢氧化铝、高岭土等。对 那些强度及性能要求不太高的产品，如粮机吊杆、普通型材等，向拉挤树脂内直接加 入一些上述填料，即可完全满足制品的使用要求。而某些强度及性能要求高的产品， 如抽油杆、帐篷杆等，只加入一些普通填料，就很难满足制品的使用要求。为此，我 们考虑到对无机粉末填料进行偶联剂的表面处理，以提高最终拉挤复合材料产品的性 能。 2　基本原理 　　偶联剂一般都具有两性结构，其分子中一部分基团与无机物表面的化学基团反应 形成强固的化学键合；另一部分基团则具有亲有机物的性质而与树脂反应或物理缠 绕，从而将两种不同材料牢固地结合在一起。 　　偶联剂的种类较多，目前多以其核心元素来进行分类，从硅系、钛系到近年来相 继开发的铝系，此外还有铬系、锆系、钙系、锌系等。本文选用KH-570(ν-甲基丙烯 酰氧丙基三甲氧基硅烷)进行高岭土的表面处理研究。 　　硅烷偶联剂的通式一般为：YRSiX ，其中X为可水解基团，一般为卤素、烷氧基、 3 酰氧基等。该可水解基团X在水存在下，水解生成硅醇： 　　YRSiX+3H O→YRSi(OH)+3HX 3 2 3 　　该硅醇具有反应性，能够与无机材料化学结合，或是吸附在表面，提高与无机材 料的亲和性。另一端的Y是通过碳原子与硅相连的具有反应性的有机官能团，通常为乙 烯基、甲基丙烯酸基、环氧基、氨基或巯基等。该反应性有机官能团可与有机聚合物 纤维复合材料990209 进行化学反应，或者具有亲和力，其作用机理见图1。 　　在这样的复合材料中，偶联剂分子存在于填料与树脂基体的界面间，通过这个媒 介形成了复合界面结合力，当材料受到外力作用时，偶联剂分子能缓和或消除两相间 的应力突变 ，从而提高复合材料整体的综合性能。 图1　硅烷偶联剂的作用机理 3　实验部分 3.1　原材料 　　高岭土CB-2(320目)：湖南省醴陵市瓷土研究所生产提供；KH-570硅烷偶联剂：南 #)：常州253厂生产；引发 京建业化工研究所生产；邻苯二甲酸型不饱和聚酯树脂(196 剂：BPO糊；内脱模剂：PS-125；增强材料：玻璃纤维无捻粗纱，2400Tex(重庆产)。 3.2　高岭土的偶联剂表面处理工艺 　　我们采用预处理法进行表面处理。称取一定量的高岭土CB-2粉末，然后用苯乙烯 稀释剂稀释，并用加热的磁力搅拌器充分搅拌，使其分散均匀，然后按填料重量的2% 缓缓加入偶联剂，并在105℃时加热搅拌混合15分钟，然后自然冷却至室温，过滤抽 干，并在95℃的烘箱内烘2h，待冷却降温后装瓶待用。 3.3　浇注体试样制备 #聚酯、BPO糊按一定比例混合均匀，倒入浇注模具内，加热 　　将高岭土CB-2、196 固化，固化制度为：80℃/3h→100℃/2h→130℃/2h。然后自然冷却、脱模，并按 GB2567处理后待用。 3.4　拉挤试件的制备 #聚酯、BPO糊和内脱模