碳酸钙、滑石粉、硅灰石、高岭土、云母、石英粉、粘土矿粉等非金属矿物粉体材料来源广泛、价格低廉、品种多样、填充量大,是橡胶、塑料、粘合剂等高分子材料行业不可缺少的填料。但非金属矿物粉体填料具有亲水性,使得其与生物体的相容性较差,应用时必须进行表面改性。
偶联剂是一种重要的表面改性剂。其分子中的一些基团能与非金属矿物粉体表面的各种官能团反应形成强化学键,而另一些则能与有机聚合物反应或物理包覆,从而使非金属矿物粉体与有机基体牢固结合。
铝酸酯偶联剂一般为白色或淡黄色,与无机粉体表面反应性高,颜色浅,无毒,味道小,热分解温度高。而且使用时不需要稀释,是一种高性能的环保型偶联剂。铝酸酯偶联剂可以增加填料含量,改善体系的流变性能。它是有机材料和无机材料之间的桥梁,广泛应用于非金属矿物粉体的改性。1.铝酸酯偶联剂对碳酸钙粉体的改性。
采用铝酸酯偶联剂对碳酸钙粉体进行表面改性,可以获得优异的性能。
铝酸盐粘结剂改性的活性碳酸钙具有吸油量低、吸湿性低、分散性好、活性高的特点。
铝酸酯偶联剂的热稳定性优于钛酸酯偶联剂,基本不影响碳酸钙原粉的白度。
铝酸酯偶联剂改性的活性碳酸钙可广泛用于填充PVC、PE、PP、PS等塑料,不仅改善了加工性能和物理性能,而且提高了碳酸钙的填充效率,降低了成本。
表1铝酸酯偶联剂在碳酸钙中的应用
| 铝酸盐用量 | 适应性 | 轻质碳酸钙1% | 天然橡胶 | 0.45%ABS、PVC | 0.8-1.2%聚氯乙烯 | 0.3% 0.45% 0.55% 粉状白垩0.3-1.2% | 体育课 | 0.75%
目前铝酸酯偶联剂在碳酸钙中的应用研究多为轻质碳酸钙的改性,其次是重质碳酸钙和纳米碳酸钙粉体的改性。
2.铝酸酯偶联剂对滑石粉的改性。
铝酸酯偶联剂对滑石粉进行表面改性,可以提高滑石粉与聚合物的紧密结合,改善其分散性、热性能和流变性能。在PP、PE等聚合物基复合材料中填充滑石粉时,一般采用铝酸酯偶联剂进行表面活化处理。
2表铝酸酯偶联剂在滑石粉中的应用
| 适应性 | 0.75%橡胶 | 0.6%塑料ABS | 1.6%包裹邮递(Parcel Post) | 0.5-1.0%ABS树脂 |
3.铝酸酯偶联剂对高岭土粉体的改性。
高岭土是塑料、橡胶等行业的主要填料。铝酸酯偶联剂改性高岭土具有明显的降粘效果,表面极性较小,吸水率和吸油率较低,且不影响高岭土原有的白度。
4.铝酸酯偶联剂对硅灰石粉体的改性。
用铝酸酯偶联剂对硅灰石粉进行改性,可以降低硅灰石粉的粘度、吸油量和吸水率,在一定温度下改性不影响硅灰石粉原有的白度。
5.铝酸盐及其他偶联剂对非金属矿物粉体的改性。
随着复合材料的发展,铝酸盐与其他偶联剂的复合改性逐渐应用于非金属矿物粉体的改性。
结果表明,铝酸酯偶联剂和硅烷偶联剂对非金属矿物粉体进行复合改性,可以解决硅烷单独使用时体系中与聚合物大分子链缠结的基团少的问题,减少硅烷用量不会影响填充体系的力学性能和加工性能。
6.铝酸酯偶联剂的应用范围和用量
铝酸酯偶联剂的用量一般为无机粉体的1.0-1.5%(质量比),适用于各种无机填料(如碳酸钙、硅灰石粉、滑石粉、高岭土、膨润土、叶蜡石粉、石膏粉、粉煤灰、海泡石、氧化铝等。)、无机阻燃剂(如氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌、三氧化二锑等。)和颜料(例如
表3铝酸酯偶联剂用量
| 剂量 | PVC、PE、PP、PU、PS通用填充母料08-1.0% | 活性轻质和重质碳酸钙1.0-1.2% | 超细活性碳酸钙1.2-1.5% | 高比表面活性,如炭黑、颜料、石墨和氢氧化镁。1.5-2.5% |
铝酸盐在常温下多为软蜡或固体,不利于均匀分散。确定最佳活化工艺是充分发挥偶联剂活化效率的关键。因此,铝酸酯偶联剂在非金属矿物粉体中广泛应用时,活化技术的研究也是一个值得关注的问题。
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