工业化生产非金属粉体表面改性产品中应注意的问题及技术发展趋势.pdfVIP

工业化生产非金属粉体表面改性 产品中应注意的问题及其技术发展趋势 李宝智1，王文利。 《1．内蒙古包头市瑞智表面改性剂厂；2．建筑材料工业技术情报研究所非金属矿信息研究室) 摘耍：综述了非金属粉体表面改性产品在工业化生产中应注意的问题及其技术的发展趋势。详细介绍了表面改性荆 的改性机理、改性工艺、改性设备选择中应注意的问题及改性产品生产技术的发展趋势。 关键词：工业化生产；廿金属粉体；表面政性荆；高分子材料 近年非金属粉体作为填料或功能性填料在有机高分子制品行业得到了很好的应用。但是非金属粉体与有 机高分子材料基质的界面性质有所不同，由此就可造成两者的亲合性差，使之影响到非金属粉体在有机高分子 材料中的分散和交联等作用，从而导致有机高分子制品力学性能等下降的幅度较大。因此为了提高这些性能， 就要对非金属粉体进行表面改性，以提高非金属粉体的档次及附加值，并增加其应用领域等。 非金属粉体的表面改性，是根据高分子制品应用的需要有针对性的将其表面原有的物理及化学性质进行 改变，即是利用表面化学的方法，将有机物分子中的基团在非金属粉体颗粒的表面产生吸附作用和化学反应， 对其颗粒表面进行包覆，使非金属粉体的表面有机化，达到表面改性的目的。 本文作者根据多年来在非金属粉体表面改性及其在商分子制品中应用的工作经验，对其工作中应注意的 问题及以后表面改性技术的发展趋势进行认真的阐述。 1表面改性工作中应注意的问题 1．1杂质的影响 非金属粉体杂质主要是原料的原有杂质和加工过程中产生的杂质，特别是金属杂质对非金属粉体的污染 是比较严熏的。在控制原料杂质成分的同时也要考虑加工设备的污染问题及除杂等问题。例如煅烧高岭土中铁 钛含量高，对自度、体积电阻率有明显的影响，煅烧是要增加还原气氛的时间，并且对高分子制品的老化性能也 有一定的影响等。 杂质含量的过高，有时就要以增加表面改性剂的用量进行弥补，或者改变改性剂的配方。所以在原料的选 择及加工设备选择的问题上，要尽量选择杂质含量少的原料、污染小的设备，对杂质含量较高的原料应增加除 、 杂工艺。 1．2裹面改性机理及表面改性剂的选择 非金属粉体与有机高分子材料的结合，实质上是两者界面能否具有良好结合的问题。经表面改性的非金属 粉体分散到有机高分子材料中，可使高分子材料——表面改性剂——非金属粉体之间产生一种良好的界面结 合。将两种性质差异较大的材料牢固的结合到一起，而起到这种作用的就主要取决于所选择的表面改性剂。所 以说在非金属粉体表面改性工作中，表面改性剂的选择是十分重要的。 目前，非金属粉体表面改性中主要应用的表面改性剂有偶联剂(硅烷、钛酸酯、铝酸酯偶联剂)、表面活性剂 (阴离子类、阳离子类、非离子类、两性离子类、高分子类、有机硅类、氟化物类)、不饱和有机酸、水溶性高分子、 无机表面改性剂。常用的为前两种。一般硅酸盐类非金属粉体的表面改性，主要用硅烷类偶联剂。碳酸盐类非 金属粉体的表面改性，主要用钛酸酯类偶联剂。 1．2．1硅烷偶联剂 硅烷偶联剂是一类分子中同时含有两种不同性质基团的有机硅化合物。其分子式为：ySiXn。 其中xn是水解基团，一般是烷氧基。这类基团水解后可以生成si—OH，可与非金属粉体颗粒表面产生 化学反应，形成氢键，并缩合成共价键。由于氢键和共价键是远比范德化力强的界面作用力，而且硅烷偶联剂 与非金属之间的界面总键能要远远高出单一纯度的物理吸附，因此呈现对非金属粉体界面有很强的附着 力，在此期间硅烷偶联剂各分子问的si一0H相互缩合、齐聚形成网状结构的膜，覆盖在非金属粉体的表面， 并外露有Y反应活性官能团，这些反应的活性官能团，可与有机高分子材料等发生键合作用，以使非金属粉 体与有机高分子基料之间产生强有力的交联，形成牢固的化学键。 一般硅烷与非金属粉体的反应过程(如图1)可分为四步。第一步是对硅烷偶联剂进行水解，反应生成硅 醇；第二步在与非金属粉体表面羟基反应的过程中，先脱水缩合成s卜’oH的低聚硅氧烷。同时加热；第三步 是低聚硅氧烷中的si一0H与非金属粉体表面上的OH形成氢键；第四步是进行加热固化，在这一过程中也 同时伴随脱水反应，而与非金属粉体形成牢固的共价键结合。由此达到了对粉体表面改性的目的。 硅烷偶联剂的种类比较多，在选择时要依据非金属粉体、高分子材料的物理