粉末颗粒的分散与改性.ppt

二、化学法表面改性包覆处理改性固相包覆改性：通常是指将常温下互无粘性也不发生化学反应的两种物质（一种是要改性的无机物颗粒，另一种是无机物超细粉，也可是有机物）通过一定的处理，使一种物质或几种物质包覆在颗粒表面，从而实现表面改性的方法。实现固相包覆主要是靠机械力作用。对于高分子聚合物固相包覆，是使高聚物在机械力的作用下产生裂解，结构化，环化，离子化和异构化等化学变化，然后在活性固体表面，在引发剂作用下实现聚合及接枝而包覆固体颗粒表面。液相包覆改性是指在液相中通过化学反应对颗粒表面进行包覆，包覆物质包括金属氧化物，金属，聚合物，硫化物等。常用的液相包覆方法包括溶胶凝胶法，沉淀法，微乳液法，非均相凝聚法，化学镀等。化学气相沉积表面包覆改性表面化学改性第30页,共38页，5月，星期六，2024年，5月2.3.3表面改性剂偶联剂：偶联剂是两性结构物质，分子中的一部分基团可与颗粒表面的各种官能团反应，形成强有力的化学键合，另一部分基团可与有机高分子发生化学反应或物理缠绕，从而将粉体颗粒与有机基体两种性质差异很大的材料牢固地结合在一起，改善因加入固体相颗粒的复合材料的强度，体系流变性等。常见的类型：有机硅、钛酸酯、铝酸酯偶联剂和有机铬化合物。特点：钛酸酯偶联剂表面修饰效果较好，价格低廉，应用范围广。有机硅最常用的是硅烷偶联剂，其它如有机膦、硼化合物等也有较好的应用。第31页,共38页，5月，星期六，2024年，5月硅烷偶联剂化学通式：Y—R—Si—X3，其中X为与硅原子结合的水解性基，有氯基，烷氧基，乙酰氧基，异丙烯基，氨基等。X基团特性：乙酰氧基，异丙烯氧基，氨基为水解性基的硅烷反应活性强，水解反应速度快，贮存稳定性低，使用不便。以氯为水解基的硅烷偶联剂水解产生HCl腐蚀性强。目前市售常用的是烷氧基为水解性基的硅烷。水解性基X的水解反应速度与PH值相关，PH值为7时水解速度最慢。烷氧基数目越多，水解反应速度越快，另外烷氧基的碳数越多，水解速度越慢。Y基团特性：是能与有机基质反应的有机官能基，典型的有机官能基有乙烯基，环氧基，甲基丙烯酰氧基，氨基，硫基等。适用于不同的有机树脂体系，有机官能团通过亚烷基R形成Si—C键而与硅原子结合，有化学稳定性和热稳定性。作用机理：硅烷偶联剂同粉末颗粒的结合，是从硅烷低聚物与颗粒表面的羟基作用开始的，因此表面上具有活性羟基的无机物如玻璃，二氧化硅等有很强的亲和性和反应性，而对表面无羟基或极性很小的无机物如碳酸钙，碳黑等，硅烷偶联剂的处理效果就较差。第32页,共38页，5月，星期六，2024年，5月钛酸脂偶联剂化学通式：(RO)m?Ti?(OX?R′?Y)n,其中1≦m≦4,m+n≦6;R为短碳链烷烃基。为长碳链烷烃基，X为C、N、S、P等元素，Y为羟基、氨基、环氧基、双键等基团，它具备6个作用不同的功能基团。（RO）m－功能团是与粉体颗粒偶联作用的基团，通过烷氧基与颗粒表面吸附的微量羟基或质子发生化学反应，偶联到粉体表面形成单分子层，同时释放出异丙醇。由于偶联基团的差异，对粉体含水量有一定的选择性要求。Ti—O…－功能团起酯基和交联功能。某些钛酸酯偶联剂能够和有机高分子中的酯基，羧基等进行酯基转移和交联，使钛酯基、粉体颗粒及有机高分子间发生交联。X－功能团是X?连接钛中心带有功能性的基团。钛酸酯分子中连接钛中心的基团如长链烷氧基，酚基、羧基、磺酸基、磷酸基以及焦磷酸基等，这些基团决定偶联剂的特性和功能，如磺酸基赋予一定的触变性，焦磷酸基具有阻燃、防锈、亚磷酸配位基具有抗氧化性功能等。R－长链的纠缠基团，适用于热塑性树酯，长的脂肪族碳链比较柔软，能和有机基体进行弯曲缠绕，增强和基料的结合力，提高它们的相容性，引起粉末颗粒界面上表面能变化，改善粉体颗粒和基料体系熔融流动性和加工工艺性。Y－固化反应基团，适用予热固性树酯，当活性基团连接在钛的有机骨架上，就能使偶联剂和有机聚合物进行化学反应而交联。使粉体颗粒与基体结合。n为非水解基团数。钛酸酯偶联剂分子中非水解基团的数目至少应具有两个以上。在螯合型钛酸酯偶联剂中具有两个或三个非水解基团，在单烷氧基型钛酸酯偶联剂中含有三个非水解基团。由于分子中的三个立体支撑点的作用，可以加强链纠缠，并且带有大量碳原子数，急剧改变表面能，导致黏度大幅下降。三个非水解基团可以代任意改变，可根据相容性的要求，任意调节碳链长短，又可根据性能的要求，部分改变连接钛中心的基团，既可适用于热塑性塑料又可适用于热固性塑料。第33页,共3