滑石粉的表面改性和研究
1滑石粉介绍
滑石的化学稳定性十分良好,耐强酸及强碱,同时还具有良好的电绝缘性能和耐热性。滑石作为一种优良的功能原料和填料,在陶瓷、涂料、造纸、纺织、橡胶和塑料等行业得到广泛的应用。滑石粉作为填料填充有机高分子材料,可改善制品的刚性、尺寸稳定性、润滑性,可防止高温蠕变,减少对成型机械的磨损,可使聚合物在通过填充提高硬度与抗蠕变性的同时,还可使聚合物的耐热冲击强度提高,可改善塑料的成型收缩率、制品的弯曲弹性模量及拉伸屈服强度。
滑石粉作为无机填料与有机高聚物分子材料之间在化学结构和物理形态上有着很大的差异,缺少亲和性,使之滑石粉与聚合物之间混合不均匀、粘合力弱,导致制品的力学性能降低。为此,必须对滑石粉进行表面改性处理提高滑石粉与聚合物的界面亲和性,改善滑石粉填料在高聚物基料中的分散状态,这样滑石填料在复合材料中就不仅具有增量作用,还能起到增强改性的效果,从而提高复合材料的物理力学性能,使滑石得到更好的应用和扩大其应用领域。
2改性机理
改性的机理是利用某些带有两性基团(亲油及亲水基团)的小分子或高分子化合物对进行复合的两种物质中的一种或两种进行表面改性,使其表面性质由由亲水变为疏水,目的是使两种物质更好地结合。表面改性剂的种类很多,不同种类的改性剂具有不同的化学性质,而粉体的表面改性一般都有其特定的应用领域,其改性粉体作填料所适合的高分子材料及其性能也有所差异,并且,为提高改性效果和降低改性剂成本,也往往以多种改性剂配合互补进行改性。因此,选用表面改性剂必须考虑被处理物料的应用对象。
3改性方法
将表面活性剂覆盖于粒子表面,赋予粒子表面新的性质。这种方法是将表面活性剂或偶联剂以吸附或化学键的方式与粒子表面结合,使粒子表面由亲水变为疏水,使粒子与聚合物的相容性得以改善。该方法是目前最普遍采用的方法。
这种方法是将比较大的粒子通过粉碎、摩擦等方法使其变得较小,在这个过程中粒子的表面活性变大,亦即表面吸附能力增强,易于吸附其它的物质,使工艺简化,成本降低,同时可使产品的质量易于控制。
滑石粉在预热至100℃~110℃的高速混合机中搅拌烘干,然后均匀加入计量的硅烷偶联剂(用适量的15#白油稀释),搅拌30min即可获得改性滑石粉填料。
经钛酸酯偶联剂改性的滑石粉填料可提高与聚丙烯(PP)的相容性,降低体系粘度,增加体系流动性,改善体系加工性能,减少变形,提高尺寸稳定性,扩大PP的应用范围。
包覆高分子后的滑石粉复合粒子混配的材料,其拉伸、冲击强度均较滑石粉直接填充者有明显的提高,包覆粒子的冲击、拉伸强度大致提高(119±4),而经无规共聚柔性高分子包覆的拉伸强度提高136,冲击强度提高162。柔性高分子包覆的滑石粉复合粒子混配材料,其增强增韧效果十分明显[7],而且可在大范围填充下(粒子填充质量分数5~35)强韧性增长持续有效(拉伸强度提高1/3,冲击强度提高近2/3)。这种复合粒子是一种行之有效的提高制品综合性能、降低材料成本的新型填充材料,用于电缆料时综合性能良好。
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