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一、偶聯(lián)劑(Coupling Agents)
偶聯(lián)劑也稱表面處理劑(Primers)或促粘劑(Adhesive Promoters)其分子結構特點,是含有兩類性質(zhì)不同的化學基團。
一是親無機基團,另一是親有機基團,其分子式結構式用下式表示:
(RO)X-M-Ay
RO代表易水解或交換反應的短鏈烷氧基。M代表中心原子,可以是硅、鈦、鋁、硼等。A代表與中心原子結合穩(wěn)定的較長鏈親有機基團。如酯?;ā狢R-),長鏈烷氧基(RO—),磷酸酯?;取?/p>
用偶聯(lián)劑對填充表面進行處理時,其兩類基團通過化學反應或物理化學反應,一端與填料表面結合,另一端與高分子樹脂結合(纏繞或反應)藉此使表面性質(zhì)懸殊的無機填料與高分子基料兩相較好的互溶。填料經(jīng)過偶聯(lián)劑表面處理后,有改善填料體系流變性和提高物理力學性能的效果。
二、偶聯(lián)劑在高嶺土上的應用
高嶺土是粘土中的一種,是一種水合硅酸鋁礦物質(zhì),其分子式可表示為
Al?O?.2SiO?.2H?O
一般高嶺土中含SiO? 40~50%,Al?O? 30~40%,Fe?O? 1.2-2.0% ,燒失量為11-12%。此外還有微量Ti、Ca、Mg、K、Na等金屬元素的氧化物。它的單晶是一種雙層水合硅酸鋁,一層是SiO?是氧化鋁,通過化學結合而成,具有六角形片狀構型,在水中PH值略呈酸性,但其耐堿性在大多數(shù)情況下仍然很好。
高嶺土中的結合水在1000℃以上高溫時才會失去,但高嶺土極易吸潮,在使用前必須加以干燥。
高嶺土顆粒具有極強的結團傾向,顆粒粒徑越小越顯著,為了使高嶺土上的顆粒在塑中分散,對高嶺土要進行表面處理。表面處理也可有效的抑制其酸性活化點。
2、偶聯(lián)劑對高嶺土表面的改性處理(活化改性)
礦物的表面改性(含高嶺土)主要是依靠化學改性劑在礦物表面的吸附,包囊等來實現(xiàn)因此表面化學改性對礦物表面活化改性處理具有決定性作用。
礦物表面改性往往都有特定的應用背景或應用領域,不同的礦物或同一種礦物用于不同領域所選擇的表面改性劑可能有所不同。因此,選擇改性劑時要考慮被處理的礦物的應用對象。
偶聯(lián)劑適用于各種不同有機高分子和無機礦物填料的復合體系,有利于改善體系的流變性能。經(jīng)過偶聯(lián)劑處理的礦物填料,既抑制了“相”的分離,又使礦物填料有機化,即使增大填充量,仍然可較好的均勻分散,從而改善復合材料的綜合性能,特別是抗張強度、強度、柔韌性和抗曲強度、耐氣候、電氣性能等。
3、高嶺土應用在不同領域所選擇的對應偶聯(lián)劑
a、橡膠填充:當采用過氧化物時,選用含乙烯基或其他不飽和鍵的硅烷偶聯(lián)劑(A-151、HD-M3133、Si-69)
英國瓷土公司的研究表明,在粘土表面吸附或反應的硅烷形態(tài)取決于粘土表面上的羥基濃度,如果硅烷吸附到已加熱至脫羥化濕度(550℃)以上的高嶺土表面,則可獲得更顯著的改性效果。
b、用硅烷偶聯(lián)劑Si-69干法改性高嶺土制成的橡膠補強劑,其補強效果接近或達到白碳黑水平。
c.用HD-E8133、HD-M3133、NXT-201處理的高嶺土不但可以提高橡膠電纜的機械物理性能,而且可以改善其電絕緣性能,尤其是在潮濕環(huán)境或寒冷環(huán)境下。
e、高嶺土HD-E8133處理后,填充尼龍的,其抗沖強度、韌性均高于純尼龍。
f、經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性的高嶺土在有機分散介質(zhì)中的填充量可大幅度提高,盡管不同的偶聯(lián)劑對提高幅度的影響不同,但均顯著高于未處理或僅表面涂覆處理(如脂肪酸法處理)的相應填料填充量(指達到同樣體系的粘度時)。例如用液體石蠟處理高嶺土:
液體石蠟;高嶺土=60:60(質(zhì)量分)加入1.2%的NXT-201 填料液體石蠟體系原來粘度(Pa.S)>100,添加為后體系粘度為0.5750 Pa.S
g、經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑(HD-E8133,HD-M3133,KH-M8253)處理過的高嶺土應用于涂料或膠粘劑行業(yè)中可顯著降低涂料體系的體系粘度,觸變性和抗剝離力。在膠粘劑體系中可顯著提高粘結強度、耐氣候、耐酸耐堿性等。
四、偶聯(lián)劑對高嶺土的處理方法
對高嶺土的活化處理方法與偶聯(lián)劑對其他填料處理方法相同)