偶联剂表面改性Sb_2O_3的研究

the contact angles
偶联剂 A-151 A-172
KH570
NDZ- NDZ- NDZ101 201 311
接触 角/(°)
23.5
46.3
89.8 128.7 103.5 115.2
由表 1 可见，硅烷偶联剂对 Sb2O3 的改性效果 不明显 ， 而 钛 酸 酯 偶 联 剂 对 Sb2O3 的 改 性 效 果 较 好，其中 NDZ-101 效果最佳。 钛酸酯偶联剂在填 料表面形成一层单分子覆盖膜， 改变其固有的亲 水性质，使填料表面性质发生根本性变化[1]。
施 凯 等[2]利 用 单 分 子 层 模 型 理 论 导 出 了 钛 酸
通 过 对 不 同 偶 联 剂 及 反 应 条 件 下 Sb2O3 表 面 改性效果的研究，发现钛酸酯偶联剂 NDZ-101 的 改性效果最佳，偶联剂的最佳用量为 1.0%，反应时 间大于 30 min，反 应 温 度 大 于 60 ℃，改 性 效 果 趋 于稳定。 改性后 Sb2O3 的平均粒径从 0.895 μm 增 加到 1.082 μm。
为 1.5%的情况下， 测得不同反应时间对 Sb2O3 接 触角的影响，如图 2 所示。
由图 2 可见，当反应温度和偶联剂用量固定
时，接触角随反应时间的增大而缓慢增大，在反应 时间小于 30 min 前，接触角变化量稍大，而当反应 时 间 大 于 30 min 后 ， 接 触 角 大 小 趋 于 稳 定 （ 约 133 °）。 因此，在反应时间为 30 min 时，偶联剂与 Sb2O3 已经完全反应。
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塑料助剂
2008 年第 5 期（总第 71 期）
偶联剂表面改性 Sb2O3 的研究
何松
(福 建 省 建 筑 科 学 研 究 院 ，福 州 ，350025)
摘 要 研究了现钛酸酯偶联剂 NDZ-101 的 改性效果最佳，其最佳用量为 1.0%与理论计算值相当；当改性时间大于 30 min，改性温度大于 60 ℃，改 性效果趋于稳定。
参考文献 [1] 罗 士 平 ，周 国 平.钛 酸 酯 偶 联 剂 对 无 机 填 料 表 面 改 性 的
研 究 [J].合 成 材 料 老 化 与 应 用 ，2001,（1）：9~14 [2] 施凯，田立英.CaCO3 填充体系中钛酸酯系列偶联剂用量
关 系 式 的 导 出 [J].中 国 塑 料 ，1990，4(1):35~40
可见，偶联剂 NDZ-101 的实际最佳用量基本 符合模型计算所得的理论最佳用量。
3 结语
接 触 角 /(°)
■
130
■
■ ■
120
0
1
2
3
NDZ-101 含量/%
图 4 NDZ-101 用量对接触角的影响 Fig.4 The effect of ND2-101 content on the contact angle
在反应温度为 60 ℃和反应时间为 1 h 的情况
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塑料助剂
2008 年第 5 期（总第 71 期）
下， 测得不同用量的偶联剂 NDZ-101 对 Sb2O3 接 触角的影响，如图 4 所示。 由图 4 可以看出，当改 性时间和改性温度固定时，接触角随 NDZ-101 用 量 的 增 加 而 先 增 后 减 ， 在 偶 联 剂 用 量 为 1.0% 时 ， 接 触角达到最大值。 这是因为当 NDZ-101 用量较少 时， 偶联剂的极性基团与 Sb2O3 表面羟基键合，而 非极性的饱和长碳链伸向空间， 形成单分子层包 覆，所以接触角变大。 当 NDZ-101 用量继续增加 时，多余的偶联剂反向排列，形成多分子层包覆， 其极性基团向空间伸展，导致接触角变小。 由图 4 可见，NDZ-101 的最佳用量为 1.0%。
the contact angle
由图 3 可见， 当反应时间和偶联剂用量固定 时，接触角随反应温度的增大而增大，当反应温度 为 60 ℃时 ，接 触 角 大 小 趋 于 稳 定 （约 142 °）。 因 此，反应温度大 于 60 ℃后 ，温 度 对 接 触 角 的 影 响 较小。 2.4 钛酸酯偶联剂的最佳用量
称取适量的硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂，溶 于正 庚 烷 中 ，加 入 经 干 燥 的 Sb2O3 粉 末 ，在 一 定 反 应温度下搅拌若干时间，然后烘干。 用液压机压制 成片后用去离子水进行接触角测试。
2 结果与讨论
2.1 不同偶联剂对改性效果的影响
第5期
何 松. 偶联剂表面改性 Sb2O3 的研究
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称取质量分数为 Sb2O3 粉末 2%（质量分数，下 同） 的硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂， 溶于正庚烷 中，加入经干燥过的 Sb2O3 粉末，在 60 ℃的条件下 搅拌 1 h，然后烘干。经压制后测得对去离子水的接触 角如表 1 所示。
表 1 不同偶联剂对接触角的影响
Tab.1 The effect of diffecent coupling agents on
关键词 三氧化二锑 偶联剂 表面改性
Study on Surface Modification for Sb2O3 with Coupling Agent
He Song
(Fujian Academy of Building Research, Fuzhou, 350025)
Abstract: The effects and conditions of surface modification for antimonous oxide (Sb2O3) with different coupling agents were studied, the conclusions were obtained as follows: titanate coupling agent NDZ-101 has the best modifying effect and the optimum loading of the coupling agent is 1.0wt% ; the modifying effect stabilizes when modificntion time is longer than 30 min and modification temperature is higher than 60℃.
分作为基底，PLA 可广泛应用于食品包装中如蛤壳等，以及 其它一些工业应用中。 ”杜邦可回收包装材料 的北美全球 市场经理 Susan Homan 说道。 “但是，由于其在 55 ℃时即会 发生变形， 因此它的应用领域仅限制于冷冻食品和饮料之 中。 通过提供这种改性剂而提高 PLA 的工作温度，杜 邦希 望可以扩展这种材料的应用范围。 ”
经过偶联剂改性后 Sb2O3 的粒径略有增大，如 图 1 所示，经 NDZ-101 改性后，Sb2O3 的粒径从原 来高分辨率的双峰分布变为粘连的三峰分布，而 平均粒径从 0.895 μm 增加到 1.082 μm。
容 积 /%
7 -■-未 改 性
6
-□-用 NDZ-101 改性
■ ■■
5
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■ ■
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杜邦研发新一代聚乳酸包装材料热稳定剂
STEVENAGE 消 息 ， 杜 邦 公 司 (DuPont Packaging) 宣 布 扩 大 其 杜 邦 Biomax誖包 装 产 品 ， 包 括 可 再 生 来 源 制 成 的 Biomax誖Thermal 300 热稳定剂，可以使聚乳酸(PLA)热成型 包装制品承受运输 ，贮存和使用期间的高温 。 它的推出扩大 了 PLA 使 用 范 围—一 种 可 代 替 石 化 衍 生 产 品 的 生 物 基 产 品—不局限于冷冻食品和饮料。
4
■
■
■
■
3
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■
2
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■
■
1
■
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0
■■■■■
0.1
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■■
■
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■
■
■
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■■ ■
■■■■
■
■ ■
1
10
粒 径 /μm
图 1 NDZ-101 对 Sb2O3 粒径的影响 Fig.1 The effect of ND2-101 on the panticle diameter of Sb2O3
2.2 反应时间对改性效果的影响 在反应温度为 60 ℃和偶联剂 NDZ-101 用量
145
■ ■ ■
140
接 触 角 /(°)
135
■
130 50 60 70 80 改 性 时 间 /min
图 2 改性时间对接触角的影响 Fig.2 The effect of modification time on the contact angle
2.3 反应温度对改性效果的影响 在偶联剂 NDZ-101 用量为 1.0%，反应时间为
150
■
140
酯系列偶联剂最佳理论用量的关系式：
W偶联剂 W填料
（%）=
6M
2
ρNA Dd
×100%
式 中 ：M－偶 联 剂 的 摩 尔 质 量 /(kg·mol-1)；
ρ－填 料 的 密 度 /(kg·m-3）；
NA－阿 佛 加 德 罗 常 数 /mol-1；
D－填 料 粒 子 的 平 均 直 径 /m；
Keywords: antimonous oxide; coupling agent; surface modification
Sb2O3 表面含有一定数量的羟基，因而具有亲 水性，与有机高聚物相容性差，不仅影响其阻燃效 果， 而且导致高聚物制品的机械性能和加工性能 下降。 因此，对其进行表面改性，使 Sb2O3 表面连接 一层有机长链分子，便可以使 Sb2O3 粉末具有亲油 性，提高与单体及高聚物树脂的相容性，另一方面 还可提高 Sb2O3 的添加量，降低生产成本。