聚合物共混改性原理与应用

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1、聚合物共混改性原理与应用第8章聚合物填充体系与短纤维增强体系聚合物的填充体系：在聚合物基体中添加与基体在组成和结构上不同的固体添加物的复合体系。作用：①可以获得具有独特功能的高分子材料；②可以提高塑料制品的物理机械性能，增加附加值；③可以在保证使用性能要求的前提下降低塑料制品的成本。组成：树脂、填充剂、辅助材料填充塑料的构成树脂：良好的综合性能对填料具有较强粘接力良好的工艺性能用于构成填充塑料的热塑性树脂主要有聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂等；构成填充塑料的热固性树酯主要有酚醛树脂、氨基树脂、环

2、氧树脂、不饱和聚酯树脂等。填料：性能----外观、物理、化学及其它性能用量偶联剂及表面处理剂：其它助剂：加工助剂稳定剂功能性助剂8.1填充剂与增强纤维简介填充剂的种类按形状划分：粉状、粒状、片状、纤维状按化学成分划分：碳酸盐类硫酸盐类金属氧化物类金属粉类金属氢氧化物类含硅化合物类碳素类有机天然材料：木粉、淀粉①碳酸钙分类：作用：降低产品成本，改善性能②陶土（高岭土）成分：性能：优良的电绝缘性能应用：重质碳酸钙（不规则形状）轻质碳酸钙（针状）活性碳酸钙塑料橡胶③滑石粉成分：形状：层片状应用：④云母成分：硅

3、酸钾铝形状：鳞片状性能：有玻璃般光泽，良好的电绝缘性，加工性能好。应用：塑料橡胶塑料橡胶⑤二氧化硅（白炭黑）应用：⑥硅灰石成分：形状：针状性能：化学稳定性、电绝缘性好，吸油率低，价格低廉。应用：塑料橡胶⑦二氧化钛（钛白粉）应用：⑧氢氧化铝性能：热分解时生成水，可吸收大量热量。应用：塑料橡胶⑨炭黑应用：⑩粉煤灰成分：形状：圆形光滑微珠应用：塑料橡胶⑾玻璃微珠成分：形状：圆球形应用：⑿金属粉末性能：提高导热性、降低膨胀系数、降低摩擦力、防辐射。实心玻璃微珠中空玻璃微珠⒀天然材料填充剂木粉、竹纤维、麻纤维、秸

4、秆纤维、果壳粉、淀粉增强纤维①玻璃纤维性能：拉伸强度高而弹性模量低；热导率比较小；耐腐蚀；绝缘材料，好的透明性。②碳纤维性能：其应力-应变曲线为直线，在断裂前是弹性体；耐高温；导电。③芳纶纤维性能：高强度、高模量、质轻。④其它纤维⑤晶须性能：改善加工流动性，耐热性，质轻，高强度，较高性价比。8.2填充剂及填充体系的性能填充剂的基本性能①填充剂的细度②填充剂的形状③填充剂的表面特性④其它特性填充剂对填充体系性能的影响①力学性能②结晶性能③热学性能④熔体流变性能8.3填充剂的表面改性在填充改性聚合物中所使用

5、的填料大部分是天然的或人工合成的无机填料。这些无机填料无论是盐、氧化物，还是金属粉体，都属于极性的、亲水性物质，当它们分散于极性极小的有机高分子树脂中时，因极性的差别，造成二者相容性不好，从而对填充塑料的加工性能和制品的使用性能带来不良影响。因此对无机填料表面进行适当处理，通过化学反应或物理方法使其表面极性接近所填充的高分子树脂，改善其相容性是十分必要的。填料表面处理应遵循如下原则1、应选择填料表面处理后极性接近于聚合物极性的处理剂；2、填料表面含有反应性较大的官能团，则应选择能与这些官能团在处理或填充

6、工艺过程中能发生化学反应的处理剂；3、填料表面如呈酸或(碱)性，则处理剂应选用碱性(或酸性)；如填料表面呈现氧化性(或还原性)，处理剂应选用还原性(或氧化性)，如填料表面具有阳离子(或阴离子)交换性，则处理剂应选用可与其阳离子(或阴离子)进行置换的类型；4、对处理剂而言，能与填料表面发生化学结合的比未发生化学结合的效果好；长链基的比同类型的短链基效果好；处理剂链基上含有与聚合物发生化学结合的反应基团的比不含反应基团的效果好；处理剂链基末端为支链的比同类型而末端为直链的效果好；此外应选用在聚合物加工工艺条

7、件下不分解、不变色以及不从填料表面脱落的处理剂。表面处理剂及作用机理填料表面处理的作用机理基本上有两种类型：一是表面物理作用，包括表面涂覆（或称为包覆）和表面吸附；二是表面化学作用，包括表面取代、水解、聚合和接枝等。填料表面处理物理作用示意图填料表面处理化学作用示意图8.3填充剂的表面改性表面改性剂的种类⑴偶联剂⑵表面活性剂⑶有机高分子处理剂⑷无机处理剂其分子结构特点是含有两类性质不同的化学基团，一是亲无机基团，另一是亲有机基团。其分子结构可用下式表示：(RO)x一M－AyRO代表易进行水解或交换反应的

8、短链烷氧基。M代表中心原子，可以是硅、钛、铝、硼等。A代表与中心原子结合稳定的较长链亲有机基团，如酯酰基、长链烷氧基(RO-)、磷酸酯酰基等。偶联剂钛酸酯偶联剂单烷氧基型单烷氧基焦磷酸酯型螯合型配位型单烷氧基型分子中只保留一个易水解的短链烷氧基。因此适用于表面不含游离水而只含单分子层吸附水或表面有羟基、羧基的无机填料，如碳酸钙、氢氧化铝、氧化锌、三氧化二锑等，目前应用最多的是这一类型的三异硬脂酰氧钛酸异丙酯(TTS)，其在填料表面的偶联机理