用于碳酸钙表面改性的偶联剂主要是钛酸酯和铝酸酯偶联剂,或者是复合偶联剂。经偶联剂处理后的碳酸钙(包括轻质碳酸钙和重质碳酸钙),除了用作硬质的聚氯乙烯的功能填料外,还普遍用做胶粘剂、油墨、涂料等的填料和颜料。为了提高钛酸酯偶联剂与碳酸钙作用的均匀性,一般用惰性溶剂,如液体石蜡(白油)、石油醚、变压器油、无水乙醇等进行溶解和稀释。钛酸酯偶联剂和惰性溶剂混合后以喷雾或滴加形式加入高速混合机中,这样可以更好地与碳酸钙颗粒分散混合,进行表面化学包覆。如采用连续式表面改性设备,也可以不要用溶剂预先对钛酸酯偶联剂进行稀释。钛酸酯偶联剂用量依碳酸钙的粒度和比表面积而定,一般为0.5%-3.0%。碳酸钙的干燥温度尽可能在偶联剂闪点以下,一般为100-120℃。适合于不含游离水、只含化学键合水或物理水的填充体系。山西pp偶联剂公司
与偶联剂的可变形层理论相对,偶联剂的约束层理论认为在无机填料区域内的树脂应具有某种介于无机填料和基质树脂之间的模量,而偶联剂的功能就在于将聚合物结构“紧束”在相间区域内。从增强后的复合材料的性能来看,要获得较大的粘接力和耐水解性能,需要在界面处有一约束层。至于钛酸酯偶联剂,其在热塑体系中及含填料的热固性复合物中与有机聚合物的结合,主要以长链烷基的相溶和相互缠绕为主,并和无机填料形成共价键。以上假设均从不同的理论侧面反应了偶联剂的偶联机制。在实际过程中,往往是几种机制共同作用的结果。武汉氟硅烷偶联剂生产厂可以防止其它介质向界面渗透,改善界面状态。
钛酸酯偶联剂(除焦磷酸型外)特别适合于不含游离水,只含化学键合水或物理键合水的干燥填充剂体系,如碳酸钙、水合氧化铝等。单烷氧基焦磷酸酯型:适合于含湿量较高的填充剂体系,如陶土、滑石粉等,在这些体系中,除单烷氧基与填充剂表面的羟基反应形成偶联外,焦磷酸酯基还可以分解形成磷酸酯基,结合一部份水。配位型偶联剂可以避免四价钛酸酯在某些体系中的副反应。如在聚酯中的酯交换反应,在环氧树脂中与羟基的反应,在聚氨酯中与聚醇或异氰酸酯的反应等。该类偶联剂在许多填充剂体系中都适用,有良好的偶联效果,其偶联机理和单烷氧基型类似。
钛酸酯偶联剂可用通式:(ROO(4-n) Ti(OX-R’Y)n(n=2,3)表示。其中RO-是可水解的短碳链烷氧基,能与无机表面羟基起反应,从而达到化学偶联的目的;OX-可以是0基、烷氧基、磺酸基、磷基等,这些基团很重要,决定钛酸酯所具有的特殊性能,如磺酸基赋予有机聚合物一定的触变性;焦磷酰氧基有阻燃、防锈和增强粘接的性能;亚磷酰氧基可提供抗氧、耐燃性能等,因此通过OX-的选择,可使钛酸酯兼具偶联和其他特殊性能;R’-是长碳键烷羟基,它比较柔软,能和有机聚合物进行弯曲缠结,使有机物和无机物的相容性得到改善,提高材料的抗冲击强度;Y是羟基、胺基、环氧基或含双键基团等,这些基团连接在钛酸酯分子的末端,可与有机聚合物进行化学反应而结合在一起。单烷氧基焦磷酸酯型偶联剂适用于树脂基多种复合材料体系。
目前,工业上使用偶联剂按照化学结构分类可分为:硅烷类,钛酸酯类,铝酸酯类,有机铬洛合物,硼化物,磷酸酯,锆酸酯,锡酸酯等。它们普遍地应用在塑料橡胶等高分子材料领域之中。鉴于含有官能团的有机硅材料是同时与二氧化硅(即玻璃纤维的主要成分)和树脂有两亲关系的有机材料及无机材料的“杂交”体,试用它作为“粘合剂”或偶联剂,来改善有机树脂与无机表面的粘接,以达到改善聚合物性能的目的,就成为科技工作者的一大设想,并在实际应用中取得了较好的效果。钛酸酯偶联剂通过它的烷氧基直接和填料或颜料表面所吸附的微量羧基或羟基进行化学作用而偶联。山西pp偶联剂公司
钛酸酯偶联剂的分子可以划分为六个功能区。山西pp偶联剂公司
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