粉體的表面改性,主要是依靠表面改性劑(或處理劑)在粉體顆粒表面的吸附、反應、包覆或包膜來(lái)實(shí)現的。因此,表面改性劑是粉體表面改性技術(shù)的重要內容之一,對于粉體的表面改性或表面處理具有決定性作用。
表面改性劑的種類(lèi)很多,常用的改性劑有偶聯(lián)劑、表面活性劑、有機低聚物、不飽和有機酸、有機硅、水溶性高分子、超分散劑以及金屬氧化物及其鹽等。
1、硅烷偶聯(lián)劑
硅烷偶聯(lián)劑是一類(lèi)具有特殊結構的低分子有機硅化合物,其通式為RSiX3,式中R代表與聚合物分子有親和力或反應能力的活性官能團,如氧基、巰基、乙烯基、環(huán)氧基、酰胺基、氨丙基等;X代表能夠水解的烷氧基,如鹵素、烷氧基、酰氧基等。
硅烷偶聯(lián)劑

適用對象:硅烷偶聯(lián)劑可用于許多無(wú)機粉體,如填料或顏料的表面處理,其中對含硅酸成分較多的石英粉、玻璃纖維、白炭黑等效果最好,對高嶺土、水合氧化鋁、氧化鎂等效果也比較好,對不含游離酸的鈦酸鈣效果欠佳。選擇硅烷偶聯(lián)劑對無(wú)機粉體進(jìn)行表面改性處理時(shí)一定要考慮聚合物基料的種類(lèi),也即一定要根據表面改性后無(wú)機粉體的應用對象和目的來(lái)仔細選擇硅烷偶聯(lián)劑。
2、鈦酸酯偶聯(lián)劑
鈦酸酯偶聯(lián)劑的通式為(RO)M-Ti-(OX-R’-Y)N,式中1≤M≤4,M+N≤6;R-短碳鏈烷烴基;R’-長(cháng)碳鏈烷烴基;X-C、N、P、S等元素;Y-羥基、氨基、雙鍵等。按其化學(xué)結構可分為3種類(lèi)型:即單烷氧基型、鰲合型和配位型。
鈦酸酯偶聯(lián)劑

鈦酸酯偶聯(lián)劑在使用過(guò)程中應特別注意以下幾個(gè)問(wèn)題:
?。?)嚴格控制溫度、防止鈦酸酯偶聯(lián)劑分解。
?。?)盡量避免與具有表面活性劑的助劑并用,因為它們會(huì )干擾鈦酸酯偶聯(lián)劑在界面上的偶聯(lián)反應。如果必須使用這些助劑時(shí),應在無(wú)機粉體、偶聯(lián)劑和聚合物基料充分混合后再加入這些助劑。
?。?)多數鈦酸酯偶聯(lián)劑能不同程度地與酯類(lèi)增塑劑發(fā)生酯交換反應。因此,加藥順序應注意避免首先與酯類(lèi)增塑劑接觸,以避免發(fā)生副反應而失效。
?。?)注意均勻分散。只有鈦酸酯偶聯(lián)劑的均勻分散和與無(wú)機粉體顆粒的均勻作用才能達到均勻包覆改性和減少鈦酸酯偶聯(lián)劑的用量。
?。?)注意技術(shù)結合,提高偶聯(lián)效果。如鈦酸酯偶聯(lián)劑與其他表面改性劑的并用能產(chǎn)生協(xié)同效應和降低改性成本。
3、鋁酸酯偶聯(lián)劑
鋁酸酯偶聯(lián)劑的化學(xué)通式為:
Dn代表配位基團,如N、O等;RO-為與無(wú)機粉體表面活潑質(zhì)子或官能團作用的基團;COR’為與高聚物基料作用的基團。
鋁酸酯偶聯(lián)劑

適用對象:鋁酸酯偶聯(lián)劑廣泛應用于各種無(wú)機填料、顏料及阻燃劑,如重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、碳酸鎂、磷酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈣、滑石粉、石棉粉、鈦白粉、氧化鋅、氧化鋁、氧化鎂、鐵紅、鉻黃、炭黑、白炭黑、立德粉、云母粉、高嶺石、膨潤土、煉鋁紅泥、葉蠟石粉、海泡石粉、硅灰石粉、粉煤灰、玻璃粉、玻纖、氫氧化鎂、氫氧化鋁、三氧化二銻、聚磷酸銨、偏硼酸鋅等的表面改性處理。
4、鋯鋁酸鹽偶聯(lián)劑
鋯鋁酸鹽偶聯(lián)劑是由水合氯化氧鋯、氯醇鋁、丙烯醇、羧酸等為原料合成的,分子結構中含有兩個(gè)無(wú)機部分(鋯和鋁)和一個(gè)有機功能配位體。
根據分子中的金屬含量(無(wú)機特性部分的比例)和有機配位基的性質(zhì),鋯鋁酸鹽偶聯(lián)劑可分為7類(lèi),分別適用于填充聚烯烴、聚環(huán)氧樹(shù)脂、尼龍、丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂、聚氨酯、合成橡膠等的無(wú)機填料的表面處理。
鋯類(lèi)偶聯(lián)劑
5、表面活性劑
表面活性劑分子由性質(zhì)截然不同的兩部分組成,一部分是與油或有機物有親和性的親油基(也稱(chēng)憎水基),另一部分是與水或無(wú)機物有親和性的親水基(也稱(chēng)憎油基)。
親水基可與無(wú)機粉體表面發(fā)生物理、化學(xué)作用,吸附于顆粒表面,親油基朝外,無(wú)機粉體表面由親水性變?yōu)槭杷?,從而改善無(wú)機粉體材料與有機物的親和性,提高其在塑料、橡膠、膠粘劑等高聚物基復合材料填充時(shí)的相容性和在涂料中的分散性。
表面活性劑
6、有機硅
有機硅是以硅氧烷鏈為憎水基、聚氧乙烯鏈、羧基、酮基或其他極性基團為親水基的一類(lèi)特殊類(lèi)型的表面活性劑,俗稱(chēng)硅油或硅樹(shù)脂。
有機硅
7、不飽和有機酸及有機低聚物
不飽和有機酸作為無(wú)機填料的表面改性劑一般帶有一個(gè)或多個(gè)不飽和雙鍵或多個(gè)經(jīng)基,碳原子數一般在10以下。一般來(lái)說(shuō),酸性越強,越容易形成離子鍵,故多選用丙烯酸和甲基丙烯酸。
聚烯烴低聚物有較高的黏附性能,可以和無(wú)機粉體較好地浸潤、黏附、包覆。因此,常用做涂料消光劑(一種高孔體積沉淀二氧化硅)的表面包覆改性劑。
不飽和有機酸及有機低聚物
8、超分散劑
超分散劑除了廣泛應用于油墨和涂料工業(yè)外,用于陶瓷粉體分散,可提高分散體系固體含量,增加穩定性,消除陶瓷結構微觀(guān)不均勻性;用于復合材料中,超分散劑不僅可以增加填料填充量,而且可以提高填料的分散度,增強填料與高聚物基料界面之間的結合力,改善復合材料的力學(xué)性能。
超分散劑

9、水溶性高分子
水溶性高分子又稱(chēng)水溶性樹(shù)脂或水溶性聚合物,是一種親水性的高分子材料,在水中能溶解形成溶液或分散液。水溶性高分子可以分為三大類(lèi),即天然水溶性高分子、半合成水溶性高分子和合成水溶性高分子。目前,粉體表面改性用的主要是合成水溶性高分子的聚合類(lèi)樹(shù)脂。
水溶性高分子

10、無(wú)機表面改性劑
沉淀包膜改性常用無(wú)機表面改性劑,其改性的物料(基質(zhì))一般也是無(wú)機物?! ?br />
無(wú)機表面改性劑

表面改性劑種類(lèi)繁多,且配方(品種、用量和用法)具有針對性很強,即具有一把鑰匙開(kāi)一把鎖的特點(diǎn)。因此,在選擇表面改性劑時(shí),應綜合考慮粉體原料的性質(zhì)、產(chǎn)品的用途或應用領(lǐng)域以及工藝、價(jià)格和環(huán)保等因素,并根據表面改性劑的結構、性質(zhì)及其與粉體的作用機理,有針對性的進(jìn)行選擇。
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培訓內容:
1.什么是粉體表面改性?
2.粉體有機化表面改性常用技術(shù)、設備和藥劑
3.粉體有機化表面改性的應用領(lǐng)域和效果分析
4.粉體無(wú)機包覆改性的工藝設計和參數控制方法
5.粉體無(wú)機包覆改性的應用領(lǐng)域和效果分析
6.粉體表面改性在工程塑料中的應用
7.粉體表面改性在汽車(chē)塑料中的應用
8.粉體表面改性在家電塑料中的應用
9.粉體改性設備用戶(hù)案例分析與現場(chǎng)交流參觀(guān)
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