應用領域

填料、顔料和纖維

一、偶联剂在填料、顔料和纖維上的应用概况

偶联剂最主要的作用就是通过 “分子桥”作用,使无机材料表面具有有机反应活性,使无机材料表面有机功能化,从而将高分子聚合物(树脂、橡胶、塑料)与无机材料(填料、纤维)偶联、联接起来,进而提高树脂基复合材料的力学性能和电气性能,或提高树脂涂层对无机底材、极性有机底材的附着力。

隨著顧客對一本道无码字幕在线看性能的要求越來越高,無機礦物粉體、顔料和纖維的表面改性已經越來越普遍,一本道无码字幕在线看加工越來越精細化和差異化,用矽烷偶聯劑和钛(鋁)酸酯偶聯劑進行表面改性的無機礦物粉體、無機礦物纖維和顔料也越來越多。玻璃纖維、玄武岩纖維、玻璃微珠、玻璃磷片、玻璃粉、二氧化矽、矽微粉、矽灰石、石英、雲母、矽藻土、高嶺土、滑石粉、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化鋁、石棉、矽酸鋁、鋁銀粉、碳酸鈣、硫酸鋇、各種金屬粉末、各種金屬氧化物、群青、钛白粉、氧化鐵、鋅鋇白、氧化鋅、炭黑、鉛鉻黃、镉黃、氧化鉻綠、鉛鉻綠、鐵藍、钴藍、金剛石、剛玉、碳化矽等各種無機礦物粉體、顔料和纖維及磨料都適用用偶聯劑進行表面改性。

二、偶聯劑對不同填料、顔料的適用性

矽烷偶聯劑主要是通過水解後形成的矽羟基與材料表面的活性基團(主要是羟基)進行化學鍵合及物理吸附而起作用的,因此有機功能矽烷對于材料表面有矽羟基或高表面能的材料具有良好的結合力,而對于表面沒有羟基、非極性、低表面能的材料則基本沒有改性效果。低表面能材料可以通過電暈、火焰、噴砂、酸堿洗、底塗等方式進行表面處理,從而提高表面能。

矽烷偶聯劑與無機顔填料或基材的匹配

2 

而钛(鋁)酸酯偶聯劑是通過所謂的“質子化反應”與填料或底材表面進行反應,它不需要填料表面一定要有羟基(矽烷偶聯劑有此限制),也不需要預水解或填料表面需殘留水份(矽烷偶聯劑有此要求)。钛(鋁)酸酯偶聯劑基本適用于所有類型的填料和顔料,無論它們表面是否含有羟基,對炭黑、石墨、碳酸鈣、硫酸鋇等矽烷偶聯劑無法改性的填料也有不錯的效果。

三、偶聯劑改性無機粉體、纖維的方法

1、幹法改性

   干法改性是利用高速搅拌设备用适量的硅烷偶联剂或钛(铝)酸酯偶联剂对其粉体进行表面的包膜处理。偶联剂可直接加入,也可以用溶剂(如醇)稀释后再加入,加入方式以喷洒为宜。一般搅拌3~15分钟,根据设备条件和搅拌速度而调整。为了使反应完全,建议在104~121℃下进行烘干。

2、濕法改性

對于一些沈澱法生産的填料,如沈澱法二氧化矽、氫氧化鋁、各種晶須。矽烷或水溶性钛酸酯偶聯劑可以配制成水溶液,加入到粉體的料漿中,矽烷吸附在粉體的表面,化學鍵合通常在隨後的脫水、幹燥的過程中完成。對于玻璃纖維、玄武岩纖維,矽烷偶聯劑通常是加入到浸潤劑中,纖維在浸潤劑潤濕後進行烘幹。

四、偶聯劑的添加量

理論上矽烷的用量計算公式如下:

 1

其中一些常見的填料大致的比表面積參見下表,具體到某種填料的比表面積可查詢該填料的一本道无码字幕在线看說明書:

填料或纖維

比表面積(m2/克)

電子級玻璃纖維

0.1~0.12

石英砂

1~2

高嶺土

7

粘土

7

滑石粉

7

碳酸鈣

5

矽酸鈣

2.6

常用矽烷的最小潤濕面積如下表所示:

矽烷型號

最小可润湿面积  (m2/克)

SCA-V71M

515

SCA-V71E

410

SCA-K03M

315

SCA-A10E

353

SCA-A20T

380

SCA-A20M

351

SCA-E87M

330

SCA-E87F

356

SCA-E86M

317

SCA-R74M

314

SCA-S89M

398

SCA-C76M

393

SCA-P61M

321

SCA-P62M

355

需要说明的是:上述硅烷的理论用量的计算结果往往与实际使用的用量相差较大,仅作一个参考值。用户需要根据设备条件、成本约束和性能要求等条件进行最优设计,通过多次试验确定最符合需求和最佳性价比的改性条件、工艺参数和硅烷添加量。一般而言,粉体量的0.5%~ 1.5%是一个比较常用的添加量范围,而1%的添加量对于绝大多数的应用都是比较适用的。

對于沒有內部孔隙、沒有很強吸附性的粉體材料可以采用下表10中的經驗數據:

粉體的粒徑

矽烷用量

≤ 1微米

1.5%

1至10微米

1.0%

10到20微米

0.75%

粒徑和海砂類似或更粗

≤ 0.1%

 

 

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