塑料用填料表面处理及偶联剂应用效果

塑料用填料表面处理及偶联剂应用效果

[摘要]与塑料行业息息相关的填充剂的表面处理及偶联剂相关应用原理和效果。

[关键词]填料表面处理偶联剂作用机理

一、表面处理改性

在塑料加工和开发研制过程中，填充改性的技术应用越来越广泛。聚合物加入一定量的无机填料，在不影响塑料质量情况下，可降低塑料制品的成本，还可起增强作用，同时又赋予塑料制品各种优良性能和特殊功能，从而扩大了塑料的应用范围。

目前在塑料中使用的无机填料种类很多，一般常用的有碳酸钙类、炭质类、纤维素类、硅酸盐类、二氧化硅类、氧化物类、金属粉等。填料的含量通常占复合体系的5-80%，由于无机填料的种类、形状、表面结构以及聚合物之间的界面状态，对填充符合体系的加工性能和使用性能有较大影响。因此有必要对无机填料进行表面处理，从而改善其在塑料中的应用效果。

二、填充剂的作用机理

聚合物添加了一定量的填充剂以后，其各种物质都会有一定变化，一般说填充剂的粒子形状、大小（也就是表面积）对复合材料的各种物性非常重要。偶联剂是一类具有两不同性质官能团的物质，它们分子中的一部分官能团可与有机分子反应，另一部分官能团可与无机物表面的吸附水反应，形成牢固的粘合。偶联剂在复合材料中的作用在于它既能与增强材料表面的某些基团反应，又能与基体树脂反应，在增强材料与树脂基体之间形成一个界面层，界面层能传递应力，从而增强了增强材料与树脂之间粘合强度，提高了复合材料的性能，同时还可以防止不与其它介质向界面渗透，改善了界面状态，有利于制品的耐老化、耐应力及电绝缘性能。但有了偶联剂并不一定能成功应用，因为无机填料的表面经常是亲水性，它与油性聚合物无亲和性，有些聚合物中添加了填充剂后，有些性能有改善，有些性能则降低。因此必须视具体用途选择填充剂，并通过表面处理来改善填充剂与聚合物的亲和性。大幅度的提高物化性能。

采用偶联剂处理无机填料表面是目前应用最广泛的一种方法。偶联剂的种类发展到现在已经有了很多比如：硅烷类类、钛酸酯类、磷酸酯类、铝酸酯类、硼酸酯类、铝钛复合类等等。应用偶联剂不仅可以改善无机填料与聚合物之间的亲和性，降低其表面张力，促进良好的湿润和包覆作用，而且在界面上建立化学键合结构，从而形成最牢固和稳定的复合体系，因此无机填料表面处理的效果是有提高与聚合物之间的黏结强度和形成特殊的界面层等各种因素复杂的组合而体现出来的。

三、偶联剂的作用机理

偶联剂在提高复合材料性能方面效果显著，从实际应用中其作用机理归纳：改善树脂与无机物的湿润性；改善树脂与无机物的亲和性；是树脂与无机物形成化学键。

偶联剂其实也可以称之为特种表面处理剂，实际上是一种增加无机填料与有机聚合物之间亲和力的有机物质，大多数无机填料属亲水性与聚合物难以相容，如不经偶联剂处理，它们会造成相间分离，如经偶联剂处理，以使填料表面的亲水性改变成亲油物性，偶联剂在填料与聚合物之间通过物理缠绕或化学键合的方式使它们紧密相连，从而达到良好的机械强度，另一方面无机填料经过处理之后起团聚现象和团聚颗粒直径大小均有显著改善，所造成的直接效果是塑料的熔融指数大大下降，其加工性能、制品强度均有一定提高。

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