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超细滑石粉的改性与应用

浏览:295 发表时间:2020-06-14 16:45:00


      由于滑石粉与高分子材料的性质存在较大差异,缺少亲和性,使其在高分子材料领域的应用受到限制。为进一步改善其性能并拓宽其应用领域,必须对其粉体表面进行改性处理。本文综述了采用不同种类改性剂对滑石粉进行表面改性的方法和改性滑石粉的应用性能,对促进滑石粉深加工开发具有指导意义。

      滑石是一种含水的层状硅酸盐矿物,其化学式为3MgO•4SiO2•H2O。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。随着现代工业的发展,对滑石粉的纯度、白度和细度提出了越来越高的要求,特别是超细滑石粉,在国内外市场上需求量很大。

      但是,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。

改性方法概述

      1.改性的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,使其表面性质由憎水变为亲水或由亲水变为疏水,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。对滑石粉而言,为了让滑石粉更好地与高分子聚合物结合,目前改性用的改性剂主要有两大类:a.偶联剂类:主要是钛铝酸脂类、铝酸脂类、硅烷类及硬脂酸类,应用较多的是钛酸脂类;b.表面活性剂类:主要是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化按、烯基磺酸钠等。

2.改性方法目前,在超细粉体表面改性中主要有以下几种方法:


    (1)    表面覆盖改性方法: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。
    (2)    机械化学方法: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。
    (3)    外膜层改性方法:在粒子表面均匀地包覆一层聚合物,从而使粒子表面性质发生变化的方法。
    (3)局部活性改性:利用化学反应在粒子表面接枝上一些可与聚合物相容的基团或官能团,使无机粒子与聚合物有更好的相容性,从而达到无机粒子与聚合物复合的目的。
    (4)高能量表面改性:利用高能放电、紫外线、等离子射线等所产生的巨大能量对粒子表面改性,使其表面具有活性,提高粒子与聚合物的相容性。
   (5)沉淀反应改性:这种方法就是利用沉淀反应对粒子表面进行包覆,从而达到改性的效果。

3不同改性剂改性及其应用效果

   3.1钛酸酯偶联剂改性钛酸酯偶联剂目前已成为复合材料不可缺少的改性剂之一。钛酸酯偶联剂的作用是在填料表面形成一层单分子覆盖膜,改变其原有的亲水性质,使填料表面性质发生根本性变化。由于钛酸酯偶联剂具有独特的结构,对聚合物与填充剂有良好的偶联效能,因而可提高填料的分散性、流动性,改善复合材料的断裂伸长率、冲击性和阻燃性能等。
    3.1.1改性方法(1)干法改性:滑石粉在预热至百度100℃~110℃的高速混合机中搅拌烘干,然后均匀加入计量的钛酸酯偶联剂(用适量的15#白油稀释),搅拌数min即可获得改性滑石粉填料。


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