[学习]填料与偶联剂及应用

10
用填充母料 LLDPE
10
HDPE
5
CaCO3
75
钛酸酯偶联剂TTS 1
石蜡
4
HSt
2
19
聚丙烯用填 聚丙烯(粉状PP)
充母料
100
碳酸钙
120
偶联剂NDZ101
0.7
硬脂酸锌
1
抗氧化剂1010
0.2
辅助抗氧剂DLTP
0.6
20
增强型填充 PP
100
母料
硅灰石粉(400目) 250
31
填料的粒径
填料的粒径对塑料的性能影响很大，在微米 范围内粒径越小，效果越好。
刚性、硬度、耐热温度上升 冲击强度、拉伸强度 （在~5%以下有增强作用，随着填充量增加
，冲击强度均下降） 尺寸稳定性好，收缩率随添加量增加而变小
32
填料和树脂 之间的作用
1.填料表面被树脂所润湿，颗粒包藏在树 脂内。拉伸强度上升，伸长率下降。
15
导电性能与 炭黑
•不同种类炭黑添加量与电性能关系 •A-超导黑-4德国;B-超导黑-3邯郸永年;C-乙炔炭黑河北下花园
16
导电炭黑制 作工艺
•双螺杆造粒工艺过程
•密炼-双螺杆造粒工艺过程
聚丙烯编织
17
袋(或聚丙
烯管材)用
填无充规聚母丙料烯(APP) 35
碳酸钙
65
钛酸酯偶联剂TTS 0.9
[学习]填料与偶联剂及应用
2
石头纸
用石头制纸的技术，原理就是将石头的 主要成分“碳酸钙”研磨成超细微粒后吹 塑成纸的。
3 (Rich
Mineral
用磨成粉末的石头为主要 原料，加上15％的聚乙烯
Paper,
和5％胶合剂做成的。这
RMP)
种纸防水坚固不易燃烧， 最重要的是不用砍树造纸
，非常环保。2010年两会
23
硅灰石填充 LDPE
20
母料
百度文库
硅灰石粉(325目) 100
KH550
0.5~1.5
分散剂
5
润滑剂
0.5
24
有关填料的 项目
填充母粒（碳酸钙、滑石粉、硫酸钡等）
阻燃母粒（三氧化二锑、氢氧化钙、氢氧 化镁）
着色母粒（炭黑母粒、钛白母粒，色母粒 ）
吸水母粒（氧化钙）
木塑制品
25
69
临界胶团浓 度(cmc)
对于均为同系物的表面活性剂来说 ，临界胶团浓度(cmc)则可以用比较 其降低表面张力的效率，cmc值越小 的，其效率越高。
70
亲水亲油平 衡值(HLB)
表面活性剂使 用时首先必须 考虑其本身的 亲水亲油性与 应用体系的亲 水亲油生相适 应，以使表面 活性剂能稳定 地取向排列在 界面上发挥作 用。
(阴离子型和阳离子型和两性离子型) 非离子型
57 按照表面活 性剂分子大 小分类
1. 小分子表面活性剂
2. 高分子表面活性剂
58
表面活性剂按其亲水基的类型分类
亲水基为羧酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐 、磷酸酯盐等的阴离子表面活性剂
亲水基为伯胺盐、仲胺盐、叔胺盐、 季胺盐、吡啶盐的阳离子表面活性剂
亲水基为氨基酸、甜菜碱、咪唑啉等 的两性离子表面活性剂等
赤泥 粉煤灰 碳黑 淀粉 木粉
28
常用填料的 性能
各种填料的性质
29
目与粒径对
照表
目
20
40
60
100
mm 0.833 0.350 0.250 0.125
目
325
625 1250 2500
μm
45
20
10
5
30
对填料的基 本要求
1. 细度适当 2. 不含有加速聚合物降解的成份 3. 吸收增塑剂的能力要小
55 表面活性剂 的两个基本
由于表特面活性性剂这种不对称的两亲分子结构特
点，因此具有两个基本特性：
1. 一是很容易定向排列在物质表面或两相界面 上，从而使表面或界面性质发生显著变化。
2. 二是表面活性剂在溶液中的溶解度，即以分 子分散状态的浓度较低，在通常使用浓度下 大部胶团(缔合体)状态存在。
56 表面活性剂 按结构和性 质离子分型类
期间，政协委员们领到了
会议通知、日程表、便签
纸等东西都是以碳酸钙为
主要原料的低碳“石头纸”
4
配方和制作 以高分子聚合物为基材原
特点
料（含量为20～30%）， 利用高分子界面化学原理
和高分子改性的特点，经
特殊工艺处理后，采用聚
合物挤出、吹制成型工艺
制成。
将石灰石矿石磨成15002500目的超细粉，随后进 行第二道工序，将85%改 性碳酸钙添加上15%的添 加剂制成母粒，最后通过
硬脂酸(HSt)
3
聚乙烯蜡
0.5
•加工条件 APP软化点低，包覆填料效果较好，但制品的强度较低;其中碳酸钙用 氢质型或重质型均可，但均要预先进行偶联处理，然后再与APP等助剂混合。 •生产产品时一般添加填充母料10~30份，根据用户性能要求而定;常用挤出工艺 法生产，也可用双辊法工艺生产
18
聚乙烯制品 LDPE
表面活性剂 的三个特性
一是表面活性剂在溶液中的某些重要性质 ，即胶团化作用，KP点和浊点；
二是表面活性剂的表面性质，即对表面张 力的影响、表面作用和润湿作用；
三是表面活性剂本身结构所体现出来的亲 水亲油性，即其亲水亲油平衡值(HLB值)
61
胶团化作用 和cmc值
表面活性剂分子的两亲结构使其水溶液 的许多性质，如表面张力、界面张力、 高频电导、渗透压、密度等都随表面活 性剂浓度达到某一数值，而使各种溶液 性质发生突变。这一使溶液性质发生突 变的浓度值称为临界胶团浓度(cmc)，此 过程称为胶团化作用（表面活性剂分子 从分子或离子分散状态缔合成胶团）。
响
撕裂强度
41
填料对软PVC制品性能的影响
42 填料对软 PVC制品性 能的影响
43 填料对软 PVC制品性 能的影响
电性能
44
冲击强度
填料 对硬 PVC 制品 性能 的影
响
45
不同填料 对冲击强
填料 度的影响 对硬
PVC 制品 性能 的影
响
46
填料对硬PVC制品性能的影响
管材和管件的冲击强度
62
临界胶团浓 度(cmc)
临界胶团浓度(cmc)值可以作为表面活性 剂表面活性的一种度量，cmc越小表示形 成胶团所需表面活性剂的浓度越低，达 到表面或界面饱和和吸附的浓度也越低 ，因而使溶液表面或界面，或与表(界)面 有关的性质发生显著变化所需的浓度也 越低。
63
cmc值测定
cmc值可以通过： 表面张力法 染料法 加溶作用法 光散射法 等方法测定，在手册中也可以方便地查到。
还可应用于特殊用纸方面，比如野外作业 用纸、水下作业用纸、矿下作业用纸、军 事特殊用纸等。
6
导热塑料
7
导热塑料
8
LED灯的寿 命图
9
代替铝材
10
替代铝
11
12
代替金属材
料的优势
13
不同规格的
原材料
14
炭黑填充导 电塑料
乙炔黑:河北下花园炭黑厂 超导黑-1、超导黑-2:四川自贡炭黑厂 超导黑-3:邯郸永年炭黑厂 超导黑-4:德国迪高萨公司提供 PP-1600:北京向阳化工 ABS 747:台湾奇美公司 SBS:岳阳化工厂 酞酸酯偶联剂:南京曙光化工厂
偶联剂的分子结构特点也是分子中含 有两类不同性质的化学基团，一是亲 无机基团，另一是亲有机基团。
73
偶联剂的 分子结构
•常见品种 •硬脂酸盐、硬脂酸三乙醇铵盐 •十二烷基苯磺酸钠、二丁基苯磺 酸 •十钠二烷基硫酸钠 •十六烷基三甲溴化铵 •十二烷基吡啶盐酸盐
•
•
• •脂肪酸聚氧乙烯醇酯 •单硬脂酸甘油酯、蔗糖单月桂酸 酯 •
•
• •聚乙烯醇聚丙烯酰胺、聚丙烯酸 钠、聚乙烯吡啶十二烷基溴化季 铵盐、木质素磺酸钠
60
59 表中是一些常用的表面活性剂
•离
•阴
•子
•离
•型
•子
•表
•型
•面
•活
•阳离
•性
•子型
•剂
•两性
•离子
•型
•非离子型
•混合型
•特殊类型表面活性 剂
•亲水基 •羧酸盐 •磺酸盐 •硫酸酯盐 •季铵盐 •吡啶盐 •氨基酸 •甜菜碱 •咪唑啉 •聚氧乙烯 •多元醇 •离子-非离子型 •氟表面活性剂 •硅表面活性剂 •高分子表面活性 剂
71
亲水亲油平 衡值(HLB)
所谓亲水亲油 平衡值(HLB) 是作为选用表 面活性剂时的 一种经验数值 ，它反映了表 面活性剂中亲 水基与疏水基 相互作用而表 现出来的一种 宏观整体性质
72
偶联剂
偶联剂在填充体系中使用量最多，由 于大多数偶联剂对填料表面处理时都 能产生化学作用，因此其处理效果非 常好。
47
拉伸强度
填料 对硬 PVC 制品 性能 的影
响
48
弯曲强度
填料 对硬 PVC 制品 性能 的影
响
49
填料对硬PVC制品性能的影响
耐热性
50
填料对硬PVC制品性能的影响
硬度与密度
51
填料对糊PVC性能的影响
粘度降低
52
填料对聚烯烃PO制品性能的影响
硬度与密度增加 强度下降 冲击性能下降 耐热提高一定程度
填料的作用
提高刚性 提高耐热性 改善耐候性 增加尺寸稳定性 赋予着色遮盖力 降低成本
某些特殊填料： • 提高电绝缘性 • 导热性 • 阻燃性 • 导电性 • 耐水性 • 耐溶剂性 • 降低粘度
26
目录
填料 偶联剂 处理配方与工艺 处理设备和造粒设备
27
一、填料
碳酸钙 陶土 白炭黑 硫酸钡 玻璃微珠 玻璃纤维
挤压吹膜设备制成纸或袋
5
应用领域
应用于一次性生活消耗用品，比如垃圾袋 、购物袋、食品袋、密实袋、餐盒、脚套 手套、台布、雨衣、防尘罩等；
也可应用于文化用纸，比如印刷纸、书写 纸、广告装潢纸、道林纸、涂布纸、膜造 纸、图画纸、招贴纸、打字纸、邮封纸、 香烟纸、格拉辛纸、新闻纸等；
还可应用于建材装饰，比如装饰壁纸等； 还可应用于工业包装等领域，比如化肥袋 、水泥袋、米面袋、服装袋、各种手提袋 、纸盒纸箱等；
2.填料表面与树脂产生强烈的物理粘附（ 范德华引力），塑料强度增加。
3.填料之间或填料与树脂之间以化学力结 合，增强效果显著。如偶联处理的填料 。
33
填料在树脂 中的分散
填料的表面处理
偶联剂
在树脂中的分散设备 研磨机 混合机 双螺杆挤出机
34
填料对制品
性能的影响
对软PVC的影响 对硬PVC的影响 对糊PVC的影响
66 表面活性剂 的KP点和 浊点(CP)
表面活性剂的KP点和浊点(CP)，可以直 接从手册中查到。
67
表面张力
所谓表面张力 就是使液体表 面尽量缩小的 力。是表面的 分子受液体内 部分子强烈吸 引而产生的。 表面活性剂分 子的两种结构 ，使其有在物 质表面或界面
68
表面张力
当表面活性剂的浓度达到临界胶团浓 度时，表面张力-表面活性剂浓度曲线 明显有一个转折，而且表面张力基本 不再随活性剂的浓度变化。此时的表 面张力(γcmc)可以判断表面活性剂降低 表面张力的能力的大小。γcmc越小， 降低表面张力的能力越大。
53
2.偶联剂
常用的表面处 理剂从物质结 构与特性来划 分，主要可分 为四大类：
表面活性剂 偶联剂 有机高分子 无机物
54
表面活性剂
所谓表面活性剂，是指用极少量即可显著改 变物质表面自由能(通常是降低)的物质。
其分子结构的特点是具有两个组成部分，其 一是一个较长的非极性烃基，称为疏水基， 另一部分是一个较短的极性基，称为亲水基 。
偶联剂KH-550 2.5
聚乙烯蜡
5
HSt
1
21
ABS填充母 ABS
10
料
SBS
8
CaCO3
100
偶联剂
1
抗氧剂
0.3
光亮剂
1.2
使用时：ABS/母料
=100/15
22
聚烯烃碳酸 碳酸钙 钙填充母料 LDPE(1F7B)
偶联剂OL-T999
硬脂酸钙
白油
100 20
1.3 2 2.6
64 离子型表面
活性剂的 KP点
离子型表面活性剂在水中的溶解度与温 度有关，其溶解度温度曲线发生明显上 升的拐点，称为KP点。
KP点越低即表示该表面活性剂的溶解性 越大，所以可用为离子型表面活性剂在 水中溶解性的度量。
65
非离子表面活性剂的浊点(CP)
与离子型表面活性剂不同，非离子型表面活 性剂的KP点很低，而且在水中的溶解性随温 度升高而降低。当温度达到某一值时水溶液 出现浑浊，该温度值称为该表面活性剂的浊 点(CP)。在浊点以下，非离子型表面活性剂 分子在水溶液中大部分以胶团状态存在。浊 点越低，表示非离子型表面活性剂在水中溶 解度越小，也即在水溶液中从分子状态转化 形成胶束的能力越强。
对PE的影响 对工程塑料的影响
35 填料对软 PVC制品性 能的影响
拉伸性能
36 填料对软 PVC制品性 能的影响
伸长率
37
填料对软PVC制品硬度的影响
38
填料对软PVC制品性能的影响
39 填料对软
PVC制品性 能的影响
各种填料配合的软PVC的增塑剂必要量
40
填料 对软 PVC 制品 性能 的影