聚合物西改性第五章.ppt

第五章塑料的填充改性 5.1填料的表面处理 填料大部分是天然的或人工合成的无机填料。这些无机填料无论是盐、氧 化物,还是金属粉体,都属于极性的、水不溶性物质,当它们分散于极性极小的有 机高分子树脂中时,因极性的差别,造成二者相容性不好,从而对填充塑料的加工 性能和制品的使用性能带来不良影响。因此对无机填料表面进行适当处理,通过 化学反应或物理方法使其表面极性接近所填充的高分子树脂,改善其相容性是十 分必要的。 5.1.1作用机理遵循的原则 (2)填料表面处理应遵循的原则 在进行填料表面处理时，从填料的种类、性质、聚合物种类、性能及加工工 艺以及处理剂种类及处理工艺出发，应遵循如下原则： 1)填料表面极性与聚合物极性相差很大，应选择填料表面处理后极性接近于 聚合物极性的处理剂，如果处理剂的化学成分与键类型相同或相近，则其极性 与溶解度参数也较相近，但经验表明，处理剂的极性和溶解度参数与聚合物完 全一样，效果未必比相近的好。 2)填料表面含有反应性较大的官能团，则应选择能与这些官能团在处理或填 充工艺过程中能发生化学反应的处理剂，即使填料表面的单分子层吸附水或其 它小分子物质也应考虑加以利用，因此填料处理时其含水量等微量吸附物质应 适当控制，以达到最好处理效果。如果填料表面反应性官能团及可利用的单分 子吸附物质不多，则处理剂应选用一端有较强极性的物质，以增加其在填料表 面的取向和结合力。 3)填料表面如呈酸或(碱)性，则处理剂应选用碱性(或酸性)；如填料表面呈 现氧化性(或还原性)，处理剂应选用还原性(或氧化性)，如填料表面具有阳离子 (或阴离子)交换性，则处理剂应选用可与其阳离子(或阴离子)进行置换的类型。 4)对处理剂而言，能与填料表面发生化学结合的比未发生化学结合的效果 好；长链基的比同类型的短链基效果好；处理剂链基上含有与聚合物发生化学 结合的反应基团的比不含反应基团的效果好；处理剂链基末端为支链的比同类 型而末端为直链的效果好。此外应选用在聚合物加工工艺条件下不分解、不变 色以及不从填料表面脱落的处理剂。 5.1.2填料表面处理方法 填料表面处理方法可分为干法、湿法、气相法和加工过程处理法等四种 （1）干法 干法处理的原理是填料在干态下借高速混合作用和一定温度下使处理剂 均匀地作用于填料粉体颗粒表面，形成一个极薄的表面处理层。 1）表面涂覆处理 处理剂可以是液体、溶剂、乳液和低熔点固体形式，其一般处理步骤如下： 将定量填料投人高速混合机，于高速搅拌下逐渐加入或喷雾加人计量处理 剂，混合均匀后逐渐升温至一定温度，在此温度下高速搅拌3～5min即可出 料。 例如以三甲基丙烯酸甘油酯(0.3份)、三甲氧基丙烷三缩水甘油醚(0.5份)和 乙撑二硬脂酰胺(0.5份)为处理剂，对碳酸钙(粒径小于2μm占70%，比表面积 19m2/g以上)在高速混合机中进行干法涂覆处理，在140℃～145℃ 下混合 5min。所得活性碳酸钙用于PVC硬制品，用量为20份时，填充PVC塑料的冲 击强度比纯PVC塑料提高20%以上，而未经表面处理的碳酸钙填充的PVC塑 料，冲击强度较纯PVC塑料下降10%以上。同时用处理过的碳酸钙填充的 PVC塑料在耐热性方面均优于纯PVC或填充未经表面处理的碳酸钙的PVC塑 料。 2）表面反应处理 干法表面反应处理方法有二类： 一是用本身具有与填料表面较大反应性的处理剂，如铝酸酯、钛酸酯等直 接与填料表面进行反应处理； 二是用两种处理剂先后进行反应处理，即第一处理剂先与填料表面进行反 应后以化学键形式结合于填料表面上，再用第二处理剂与结合在填料表面的 第一处理剂反应。 如用铝酸酯偶联剂DL-411-A(1.0%)对轻质碳酸钙进行表面反应处理，在 高速混合机中于110℃～130℃ 搅拌10min，再加人0.5%的硬脂酸，所得到经 偶联剂处理的碳酸钙堆积密度减小，吸水性明显下降，吸油值降低，在与 PVC树脂混合后其熔融时间缩短，平衡扭矩也有所降低。表5-1、5-2列出经 铝酸酯偶联剂处理过的碳酸钙与未经处理的碳酸钙及采用硬脂酸包覆处理的 碳酸钙物理性能以及填充PVC加工性能的比较数据。 表5-1 不同轻质碳酸钙的物理性能及填充PVC的加工性能 表5-2不同处理剂处理的轻钙填充PVC电缆料性能 3）表面聚合处理 填料干法表面聚合处理是一种较新颖的表面处理方法。通常有两种做法： 一是先用适当引发剂如过氧化物处理无机填料表面，然后加人单体，高速 搅拌并在一定温度下使单体在填料表面进行聚合，获得干态经表面聚合处理的 填