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填料表面的湿法处理

发布日期:2012-10-30 来自:全球塑胶网

  填料表面的湿法处理是指填料在湿态,即主要是在水溶液或有机溶液中进行表面处理。填料表面湿法处理的原理是填料在处理剂的水溶液或水乳液中,通过填料表面吸附作用或化学作用而使处理剂分子结合于填料表面,因此处理剂应是溶于水或可乳化分散于水中的。此法既可用于物理作用的表面处理,也可用于化学作用的表面处理。常用的处理剂有脂肪酸盐等表面活性剂、水稳定性的螯合型钛酸酯、硅烷偶联剂和高分子聚电解质等。

  (1) 吸附法

  以活性碳酸钙为例,按轻质碳酸钙原生产工艺流程,在石灰消化后的石灰乳液中,加人计量的表面活性剂,在高速搅拌和7-15℃下通入二氧化碳至悬浮液pH为7左右,然后按

  轻质碳酸钙原生产工艺离心过滤、供干、研磨和过筛即得活性碳酸钙。

  再如将计量的油酸钠加人60-70℃的氢氧化镁悬浊液中搅拌30min〜过滤后烘干。处理过的氢氧化镁填充于乙烯-丙烯共聚物中,阻燃性可达UL94V-0级,与未处理过的氢氧化镁填充体系相比,冲击强度可提高近一倍。

  (2) 化学反应法

  采用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、有机铬偶联剂、水溶性铝酸酯偶联剂以及通过水解反应进行表面处理方法都属于这一类。

  (3) 聚合法

  例如在碳酸钙的水分散体中,用丙烯酸、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸丁酯等单体进行共聚合,在碳酸钙粒子表面产生聚合物层而获得聚合处理过的碳酸钙填料。将上述方法制成的碳酸钙填料与PVC树脂按1:2比例填充,所得到的填充塑料的拉伸强度比未经处理的碳酸钙填充PVC塑料提高了 25%以上,甚至高于纯PVC塑料的拉伸强度。

  (4) 有机酸处理法

  有机酸处理无机填料表面的方法有三种:

  ①喷雾法无机填料经充分脱水干燥后,在捏合或混合机中高速搅拌下,将定量的有机酸以雾状或液滴态缓缓加入反应。温度可控制在室温以上或有机酸的分解温度以下,一般在50-200℃之间,反应时间为5-30min。为避免有机酸在反应过程中聚合,可加入少量阻聚剂,如对苯二酚、甲氧基对苯二酚、邻苯醌、萘醌等。阻聚剂用量为有机酸的0.5%左右。

  ② 溶液法将定量的有机酸溶于有机溶剂(如甲醇、乙醇、丙酮、甲乙酮、乙酸乙酯

  等)中,配制成一定浓度的溶液。无机填料经充分脱水干燥后与溶液混合,搅拌反应5〜30min,温度为25-50℃,并适量加入阻聚剂,以防止活泼双键遭到破坏。反应结束后,滤去溶剂,干燥后即得表面改性处理后的活性填料。

  

图1-1碳酸钙的复合偶联处理工艺

  ③ 过浓度法无机填料经充分脱水干燥后,与过量的有机酸反应。有机酸可用少量甲苯、二甲苯、乙垸、庚垸、四氯化碳等非极性溶剂稀释。反应可用喷雾法或溶液混合法。反应结束后,用极性溶剂,如甲醇、乙醇等清洗、过滤、干燥、精制即得活性填料。

  (5)复合偶联处理

  图1-1为碳酸钙复合偶联处理工艺流程图。该复合偶联体系是以钛酸酯偶联剂为基础,结合其它表面处理剂、交联剂、加工改性剂对碳酸钙粒子表面进行综合表面处理的工艺。

  为了使所有碳酸钙粒子表面都能包覆一层偶联剂分子,可以改喷雾或滴加的方法为乳液浸渍的办法,再经过烘干、粉碎后与交联剂等助剂高速捏合(或混合)、均勾分散。

  复合偶联体系中偶联剂及各种助剂分述如下:①偶联剂(如钛酸酯)。是填料表面处理主要的偶联剂。②表面活性剂(如硬脂酸)。单独使用硬脂酸处理碳酸钙,效果并不理想,将硬脂酸与钛酸酯偶联剂混合使用,可以收到良好的协同效果。硬脂酸的加入基本上不影响偶联剂的偶联作用,同时还可以减少偶联剂的用量,从而降低生产成本。③交联剂(如马来酰亚胺)。复合偶联体系中,采用交联剂可以使无机填料通过交联技术与基体树脂更紧密地结合在一起,进一步提高复合材料的各项力学性能,这是活性碳酸钙或简单的钛酸酯偶联剂表面处理难以达到的。©加工改性剂,(如M80树脂)。加工改性剂主要是高分子化合物,M80是σ-甲基苯乙烯的低聚物。加工改性剂可以显著改善树脂的熔体流动性能、热变形性能及制品表面的光泽等,同时对填料表面也进行改性,进一步提高填料与树脂的相容性。

  碳酸钙复合偶联处理的主要成分是碳酸钙和钛酸酯偶联剂。钛酸酯偶联剂作为一种多效能的助剂发挥了主要作用。在此基础上,再配合交联剂、表面活性剂、加工改性剂等可进一步增强碳酸钙填料的表面活性,增加填料的用量,提高复合材料的性能。1.2.3.3其它表面改性方法

  高能改性是利用紫外线、红外线、电暈放电和等离子体照射等方法进行表面处理,如用ArC3H6低温等离子体处理后的CaCO3与未经处理的CaCO3相比,可改善CaCO3与PP的界面粘接性。这是因为经低温等离子体处理后的03033粒子表面存在非极性有机层作为界面相,可以降低CaC03的极性,提高与PP的相容性。将这种方法与前述各种表面改性方法并用,效果更好。但是,高能改性方法由于技术复杂,成本较高,在填料表面处理方面用得不多。

  酸碱处理也是一种表面辅助处理方法,通过酸碱处理可以改善填料表面(或界面)的极性和复合反应活性。