表面包覆性改性剂是指表面活性剂与粒子表面无化学反应,包覆层与粒子间*物理或物理化学作用而结合的改性方法。
沉淀包膜改性即利用表面改性剂间的沉淀反应,生成的沉淀物均匀地沉淀在粒子表面上,可形成包膜而改性。
表面活性剂改性表面活性剂作表面改性剂,可以吸附在粒子的表面而形成有机包覆。
粉体/粉体包覆改性即设法使小粒子粘附在较大的包膜上,若小粒子的熔点低,可加热使小粒子熔化而形成包膜。若大粒子熔点低,可加热使其包膜软化,让小粒子嵌入而覆盖牢固。
此外,还有机械化学反应改性、高能改性、高速气流冲击改性和等离子体处理改性等。
碳酸钙的表面改性,主要是依*改性剂在碳酸钙表面的吸附、反应、包覆、或成膜来实现的,因此,表面改性剂对于碳酸钙的表面改性及表面处理具有决定性作用。它在碳酸钙粒子与材料中的基质及其它组份之间起“桥联”作用。
碳酸钙的表面处理往往都有其特定的应用背景或应用领域。因此,选用表面改性剂必须考虑处理物料的应用对象。例如,用于高聚物基复合材料、塑料及橡胶等碳酸钙填料表面改性剂,既要能够与碳酸钙表面吸附或反应,覆盖于粒子的表面,又要与有机高聚物有较强的化学作用。因此,从结构上来说,表面改性剂应是一类具有一个以上能与碳酸钙表面结合的官能团和一个以上能与有机高聚物结合的官能团的化合物。
由于碳酸钙表面改性剂涉及的应有领域很多,可用作表面改性剂的物质也很多,常用的表面改性剂有以下几类:脂肪酸、油脂、蜡、非离子型表面活性剂、硅酮类、钛酸酯、胺类、磷酸类、铝系化合物、锆---铝系化合物。
不同树脂、不同填料、不同用途应选择不同的表面改性剂 填充剂多数是无机物,必须考虑到它与基体树脂的相容性。有机聚合物分子结构及物理形态和无机物(粉体填料)不相同,两种结构不相同的材料不可能结合在一起,选用具有多官能团的表面改性剂,通过化学链或缠绕将填料与树脂紧密牢固地结合起来。
填料表面形状十分复杂,在粉碎加工过程中,其表面物理结构发生变化,如局部发生龟裂层,遭破坏后呈粗糙面,表面凹凸点增多,导致表面化学结构与内部化学结构不同;尤其表面官能团的存在,能和空气中的水或氧发生反应,沿表面层方向及垂直于表面层的断面都有 OH存在;表面吸附水的影响很大;碳酸钙、滑石粉、云母粉、Al2O3、TiO2等填料表面存在多种形式的 OH基,表面结构复杂。无机填料表面结构与聚合物分子结构相关悬殊,导致复合体系的界面难以形成良好的粘接,因此,对无机填料进行表面改性处理,是改善和提高复合塑料性能的重要途径。
经过表面改性后的粉体加入到高分子中去会有着良好的结合,首先是粉体被浸润,液态树脂对粉体良好的浸润产生物理吸附。然后是改性剂的化学键将有机体和粉体通过改性剂的非极性基团深入到基体内部或形成化学链,从而形成界面缓冲层。
通过表面改性使粉体填料与基体树脂之间形成的良好界面结合,可以大大提高复合材料的机械力学性能。
经表面改性处理后的粉体在有机分散介质中的填充量可以大幅度提高。不同的改性剂对提高幅度的影响有所不同,但均显著高于未处理的粉体。未加处理轻钙其添加比例最大只为0.4,而表面处理后的轻钙的添加量可达到0.8、1,甚至达到1.2以上。
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