第9章填充改性1

1、第第9 9章章 聚合物的填充改性聚合物的填充改性 填充改性：填充改性：就是在聚合物基體中加入與基體組成和結(jié)構(gòu)不就是在聚合物基體中加入與基體組成和結(jié)構(gòu)不同的固體添加物，以降低成本，或使塑料制品的性能有明同的固體添加物，以降低成本，或使塑料制品的性能有明顯改變。顯改變。 增強(qiáng)改性增強(qiáng)改性往往是通過使用玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維以往往是通過使用玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維以及云母、硅灰石等具有特大長徑比或徑厚比的填料，這些及云母、硅灰石等具有特大長徑比或徑厚比的填料，這些填料加入到塑料中后對(duì)材料的力學(xué)性能和耐熱性能有顯著填料加入到塑料中后對(duì)材料的力學(xué)性能和耐熱性能有顯著貢獻(xiàn)。貢獻(xiàn)。9.1 聚合物填充改

2、性體系的組成聚合物填充改性體系的組成 聚合物填充改性體系的組成有：基體樹脂、填聚合物填充改性體系的組成有：基體樹脂、填料、輔助材料（助劑）料、輔助材料（助劑）1. 1. 聚合物（基體樹脂）：應(yīng)滿足以下條件聚合物（基體樹脂）：應(yīng)滿足以下條件 （1）良好的綜合性能）良好的綜合性能 （2）對(duì)填料有較強(qiáng)粘結(jié)力）對(duì)填料有較強(qiáng)粘結(jié)力 （3）具有良好的加工性能）具有良好的加工性能2. 填料填料填料：填充改性中的固體添加物稱為填料填料：填充改性中的固體添加物稱為填料,也稱為填充劑也稱為填充劑（1）填料的作用）填料的作用 a.增量：增量：將其添加入聚合物中可增加體積、降低成本將其添加入聚合物中可增加體積、降低成

3、本 b.增強(qiáng)：增強(qiáng)：改善聚合物某些方面性能如拉伸強(qiáng)度、剛度、沖改善聚合物某些方面性能如拉伸強(qiáng)度、剛度、沖 擊強(qiáng)度、硬度等。擊強(qiáng)度、硬度等。 C.賦予功能：賦予功能：一些功能性填料還可賦予高分子材料特殊的一些功能性填料還可賦予高分子材料特殊的電、電、 磁、阻燃、耐磨、耐輻射等性能，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，磁、阻燃、耐磨、耐輻射等性能，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，填料已被認(rèn)為是一種功能性添加劑填料已被認(rèn)為是一種功能性添加劑。填料分為：填料分為：增量型填料（降低成本）和增強(qiáng)型填料（提高材料力學(xué)強(qiáng)度）增量型填料（降低成本）和增強(qiáng)型填料（提高材料力學(xué)強(qiáng)度）（2）填料的性質(zhì)）填料的性質(zhì)顆粒的形態(tài)：指填料的幾何形態(tài)顆粒的形態(tài)：

4、指填料的幾何形態(tài)粒徑：使用填料的粗細(xì)、大小應(yīng)根據(jù)實(shí)際而定粒徑：使用填料的粗細(xì)、大小應(yīng)根據(jù)實(shí)際而定吸油值：把吸油值：把100克填料吸附液體助劑的最大量定義為該填克填料吸附液體助劑的最大量定義為該填 料的吸油值料的吸油值硬度：硬度高的填料可以提高塑料的耐磨性硬度：硬度高的填料可以提高塑料的耐磨性顏色及光學(xué)特性顏色及光學(xué)特性化學(xué)組成化學(xué)組成電性能、電性能、.磁性能磁性能3. 偶聯(lián)劑及表面處理劑偶聯(lián)劑及表面處理劑 為提高填料與聚合物之間的親和能力，常加為提高填料與聚合物之間的親和能力，常加入偶聯(lián)劑及表面處理劑入偶聯(lián)劑及表面處理劑4.其他助劑其他助劑增塑劑、增韌劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、分散劑等增塑劑、增韌劑

5、、穩(wěn)定劑、潤滑劑、分散劑等 填充劑的種類繁多，可按多種方法進(jìn)行分類。填充劑的種類繁多，可按多種方法進(jìn)行分類。按化按化學(xué)成分，可分為學(xué)成分，可分為無機(jī)填充劑無機(jī)填充劑和和有機(jī)天然材料填充劑有機(jī)天然材料填充劑兩兩大類。大類。 將無機(jī)填充劑進(jìn)一步劃分，可分為將無機(jī)填充劑進(jìn)一步劃分，可分為:碳酸鹽類、硫碳酸鹽類、硫酸鹽類、金屬氧化物等、金屬分類、金屬氫氧化物類、酸鹽類、金屬氧化物等、金屬分類、金屬氫氧化物類、含硅化合物類、碳素類等。含硅化合物類、碳素類等。 填充劑按形狀劃分，有粉狀、粒狀、片狀、纖維狀填充劑按形狀劃分，有粉狀、粒狀、片狀、纖維狀等。等。9.2 常用填料品種及特性常用填料品種及特性9.2

6、.1 碳酸鹽碳酸鹽 碳酸鹽類型的填料是塑料填料中最重要的一類。它碳酸鹽類型的填料是塑料填料中最重要的一類。它以碳酸鈣為主，分子式為以碳酸鈣為主，分子式為CaCOCaCO3 3。 碳酸鈣分為天然礦石磨碎而成的重質(zhì)碳酸鈣和用化碳酸鈣分為天然礦石磨碎而成的重質(zhì)碳酸鈣和用化學(xué)法生產(chǎn)的沉淀碳酸鈣又稱輕質(zhì)碳酸鈣。學(xué)法生產(chǎn)的沉淀碳酸鈣又稱輕質(zhì)碳酸鈣。 兩種天然碳酸鈣礦石來源于石灰?guī)r。兩種天然碳酸鈣礦石來源于石灰?guī)r。 重質(zhì)碳酸鈣密度為重質(zhì)碳酸鈣密度為2.62.62.94g2.94gcmcm3 3，輕質(zhì)碳酸鈣，輕質(zhì)碳酸鈣密度為密度為2.42.42.6g2.6gcmcm3 3。 優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn) 1) 價(jià)格低廉，普通重

7、質(zhì)碳酸鈣每噸價(jià)格低廉，普通重質(zhì)碳酸鈣每噸100300元，普通元，普通輕質(zhì)碳酸鈣數(shù)百元輕質(zhì)碳酸鈣數(shù)百元/噸。噸。 2) 無毒、無刺激性、無味。無毒、無刺激性、無味。 3) 色澤好、白，對(duì)其它顏色的干擾小，易著色。色澤好、白，對(duì)其它顏色的干擾小，易著色。 4) 硬度低，對(duì)加工設(shè)備的磨損輕。硬度低，對(duì)加工設(shè)備的磨損輕。 5) 化學(xué)穩(wěn)定，屬惰性填料，熱分解溫度為化學(xué)穩(wěn)定，屬惰性填料，熱分解溫度為800以上。以上。 6) 易干燥，水分易除去，無結(jié)晶水。易干燥，水分易除去，無結(jié)晶水。用用 途途1) 增量，降低成本。增量，降低成本。 2) 提高制品的耐熱性，例如在聚丙烯中添加提高制品的耐熱性，例如在聚丙烯中

8、添加40的的CaCO3，其熱變形溫度可提高，其熱變形溫度可提高20左右。左右。3) 改進(jìn)塑料的散光性，起到遮光或消光的作用。改進(jìn)塑料的散光性，起到遮光或消光的作用。4) 改善塑料制品的電鍍性能或印刷性能。改善塑料制品的電鍍性能或印刷性能。5) 減少制品尺寸收縮率，提高尺寸穩(wěn)定性。減少制品尺寸收縮率，提高尺寸穩(wěn)定性。6) 碳酸鈣還可作為聚氯乙烯糊及不飽和聚酯碳酸鈣還可作為聚氯乙烯糊及不飽和聚酯 的黏的黏度調(diào)節(jié)劑。度調(diào)節(jié)劑。但是由于碳酸鈣易被酸分解，故不宜用于耐酸制品中。但是由于碳酸鈣易被酸分解，故不宜用于耐酸制品中。 在塑料制品中采用碳酸鈣作為填充劑，不僅可在塑料制品中采用碳酸鈣作為填充劑，不僅

9、可以降低產(chǎn)品成本，還可改善性能。以降低產(chǎn)品成本，還可改善性能。 例如，例如，在硬質(zhì)在硬質(zhì)PVC中添加中添加510份的超細(xì)碳酸鈣，份的超細(xì)碳酸鈣，可提高沖擊強(qiáng)度。碳酸鈣廣泛應(yīng)用于可提高沖擊強(qiáng)度。碳酸鈣廣泛應(yīng)用于PVC中，可制中，可制造管材、板材、人造革、地板革等，造管材、板材、人造革、地板革等， 也可用于也可用于PP、PE等塑料中，在橡膠制品中也有廣等塑料中，在橡膠制品中也有廣泛的應(yīng)用。泛的應(yīng)用。（1）重質(zhì)碳酸鈣：重質(zhì)碳酸鈣：可由天然碳酸鈣礦物如方解石、大理石、可由天然碳酸鈣礦物如方解石、大理石、白堊磨碎而成，粉碎方法有干法和濕法兩種?，F(xiàn)在使用白堊磨碎而成，粉碎方法有干法和濕法兩種?，F(xiàn)在使用的重

10、質(zhì)碳酸鈣多用方解石為原料制備得到。它不象輕質(zhì)的重質(zhì)碳酸鈣多用方解石為原料制備得到。它不象輕質(zhì)碳酸鈣那樣，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)制得。重質(zhì)碳酸鈣也叫三飛碳酸鈣那樣，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)制得。重質(zhì)碳酸鈣也叫三飛粉，是無味、無嗅的白色粉末，幾乎不溶于水。粉，是無味、無嗅的白色粉末，幾乎不溶于水。（2）輕質(zhì)碳酸鈣輕質(zhì)碳酸鈣:這是用化學(xué)方法制造的碳酸鈣，學(xué)名叫沉這是用化學(xué)方法制造的碳酸鈣，學(xué)名叫沉降性碳酸鈣。降性碳酸鈣。輕質(zhì)碳酸鈣的粒度也可以做成多種，通常把輕質(zhì)碳酸鈣的粒度也可以做成多種，通常把0.11m顆顆 粒粒徑的輕鈣稱之為微細(xì)，粒粒徑的輕鈣稱之為微細(xì)，把把0.020.1m范圍內(nèi)的稱之為超細(xì)，把粒徑范圍內(nèi)的稱之為超細(xì)

11、，把粒徑O.02um 的稱之為超微細(xì)。的稱之為超微細(xì)。碳酸鈣分類碳酸鈣分類一般，一般，輕質(zhì)碳酸鈣比重質(zhì)碳酸鈣的純度高輕質(zhì)碳酸鈣比重質(zhì)碳酸鈣的純度高，含無機(jī)雜質(zhì)少，含無機(jī)雜質(zhì)少，在同樣用量下，填充輕質(zhì)碳酸鈣制品的表面劃傷性和折彎在同樣用量下，填充輕質(zhì)碳酸鈣制品的表面劃傷性和折彎白化性比填充重質(zhì)碳酸鈣小。白化性比填充重質(zhì)碳酸鈣小。輕質(zhì)碳酸鈣的最大特點(diǎn)是有補(bǔ)強(qiáng)作用，可提高制品的沖擊輕質(zhì)碳酸鈣的最大特點(diǎn)是有補(bǔ)強(qiáng)作用，可提高制品的沖擊強(qiáng)度。強(qiáng)度。為了減少碳酸鈣顆粒的凝聚作用，降低顆粒表面能，住往為了減少碳酸鈣顆粒的凝聚作用，降低顆粒表面能，住往需要對(duì)填料表面進(jìn)行改性處理。需要對(duì)填料表面進(jìn)行改性處理。我們

12、通常把我們通常把經(jīng)過表面處理的碳酸鈣稱為活性碳酸鈣、活性經(jīng)過表面處理的碳酸鈣稱為活性碳酸鈣、活性鈣、活化鈣鈣、活化鈣等，等，0.1m以下的極細(xì)碳酸鈣經(jīng)表面處理后，以下的極細(xì)碳酸鈣經(jīng)表面處理后，在橡膠和塑料中的分散性良好，制得的制品表面光澤?；钤谙鹉z和塑料中的分散性良好，制得的制品表面光澤?；钚遭}的補(bǔ)強(qiáng)作用比輕質(zhì)碳酸鈣更強(qiáng)，在硬聚氯乙烯中的用性鈣的補(bǔ)強(qiáng)作用比輕質(zhì)碳酸鈣更強(qiáng)，在硬聚氯乙烯中的用量可達(dá)量可達(dá)2030份。份。 硅酸鹽類巖石在地球上分布極廣，種類繁多，硅酸鹽類巖石在地球上分布極廣，種類繁多，是礦物填料的主要來源之一。是礦物填料的主要來源之一。 以硅酸鹽礦物為主要原料制成的聚合物填充用以硅

13、酸鹽礦物為主要原料制成的聚合物填充用填料有滑石粉、陶土、云母粉、硅灰石粉等。填料有滑石粉、陶土、云母粉、硅灰石粉等。9.2.2 硅酸鹽硅酸鹽 滑石是一種含水、層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物?；瘜W(xué)式：滑石是一種含水、層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物?；瘜W(xué)式：MgMg3 3(Si(Si4 4O O1010)(OH)(OH)2 2。其化學(xué)組成為：。其化學(xué)組成為：MgOMgO為為31.8%,SiO31.8%,SiO2 2為為63.37%63.37%，H H2 2O O為為47%47%，常含少量的，常含少量的FeFe、AlAl等元素。等元素。 滑石的密度為滑石的密度為2.72.72.8g/cm2.8g/cm3 3，硬度是礦物

14、填料中最小的，硬度是礦物填料中最小的一種，莫氏硬度為一種，莫氏硬度為1 1，有柔軟滑膩感。其顏色有白、灰，有柔軟滑膩感。其顏色有白、灰綠、奶白、淡紅、淺灰等，具有珍珠光澤。綠、奶白、淡紅、淺灰等，具有珍珠光澤。 在在380380500500時(shí)可失去締合水，時(shí)可失去締合水，800800以上時(shí)則失去結(jié)以上時(shí)則失去結(jié)晶水?；谒新燥@堿性，晶水?；谒新燥@堿性，pHpH值為值為9.09.09.59.5。 滑石具有層狀結(jié)構(gòu)，相鄰的兩層靠微弱的范德華力結(jié)合。滑石具有層狀結(jié)構(gòu)，相鄰的兩層靠微弱的范德華力結(jié)合。 在外力作用時(shí)，相鄰兩層之間極易產(chǎn)生滑移或相互脫離，在外力作用時(shí)，相鄰兩層之間極易產(chǎn)生滑移或

15、相互脫離，滑石顆粒結(jié)構(gòu)基本形狀是片狀或鱗片狀?；w粒結(jié)構(gòu)基本形狀是片狀或鱗片狀。（1）滑石粉）滑石粉 首先滑石粉常被看成是增強(qiáng)性填料。滑石粉可以提高填首先滑石粉常被看成是增強(qiáng)性填料?；劭梢蕴岣咛?充材料的剛度和硬度，改善尺寸穩(wěn)定性和在高溫下抗蠕充材料的剛度和硬度，改善尺寸穩(wěn)定性和在高溫下抗蠕 變的性變的性 能。能。 其次滑石粉可以顯著提高填充材料耐熱性。其次滑石粉可以顯著提高填充材料耐熱性。 另外滑石粉具有潤滑性，可減少對(duì)成型機(jī)械和模具的磨另外滑石粉具有潤滑性，可減少對(duì)成型機(jī)械和模具的磨 損，但用量多時(shí)不利于塑料的焊接。損，但用量多時(shí)不利于塑料的焊接。作用作用 滑石粉適用于滑石粉適用于P

16、VC、PP、PA、ABS樹脂等塑料的填充樹脂等塑料的填充改性，多用于耐酸、耐堿、耐熱及電絕緣制品中。改性，多用于耐酸、耐堿、耐熱及電絕緣制品中。 因其折射率（因其折射率（1.57）與聚氯乙烯相近，故可用于半透明）與聚氯乙烯相近，故可用于半透明PVC塑料制品的生產(chǎn)。塑料制品的生產(chǎn)。 此外，滑石粉無毒，可用于與食品接觸的制品?；鄞送猓蹮o毒，可用于與食品接觸的制品?；劭勺鳛榫郾┑慕Y(jié)晶成核劑，使聚丙烯的球晶微細(xì)化、可作為聚丙烯的結(jié)晶成核劑，使聚丙烯的球晶微細(xì)化、提高結(jié)晶度，并能增加剛性。提高結(jié)晶度，并能增加剛性。 細(xì)滑石粉對(duì)三元乙丙橡膠有補(bǔ)強(qiáng)作用，能提高拉伸強(qiáng)度細(xì)滑石粉對(duì)三元乙丙橡膠有

17、補(bǔ)強(qiáng)作用，能提高拉伸強(qiáng)度和硬度。和硬度。 滑石粉做塑料薄膜光學(xué)性能調(diào)整的添加劑，滑石粉效果滑石粉做塑料薄膜光學(xué)性能調(diào)整的添加劑，滑石粉效果雖不是最佳的但價(jià)格卻是最低的。雖不是最佳的但價(jià)格卻是最低的。 用途用途（2）高嶺土）高嶺土 高嶺土是粘土中的一種，是一種水合硅酸鋁礦物質(zhì)，其高嶺土是粘土中的一種，是一種水合硅酸鋁礦物質(zhì)，其分子式可表達(dá)為分子式可表達(dá)為A12O32SiO22H2O。一般高嶺土中含。一般高嶺土中含有有SiO2 4050，A12O3 3040，F(xiàn)e2O3 1.22.0，燒失量為，燒失量為1112，此外還含有微量，此外還含有微量Ti、Ca、Mg、K、Na等金屬元素的氧化物。等金屬元素

18、的氧化物。 它的單晶是一種雙層水合硅酸鋁，一層是二氧化硅，一它的單晶是一種雙層水合硅酸鋁，一層是二氧化硅，一層是水合氧化鋁，通過化學(xué)結(jié)合而成，具有六角形片狀層是水合氧化鋁，通過化學(xué)結(jié)合而成，具有六角形片狀構(gòu)型。在水中構(gòu)型。在水中pH值略呈酸性，但其耐酸堿性在大多數(shù)值略呈酸性，但其耐酸堿性在大多數(shù)情況下仍然很好。情況下仍然很好。高嶺土在塑料中使用時(shí)，在不顯著降低延伸率和沖擊強(qiáng)度的情況高嶺土在塑料中使用時(shí)，在不顯著降低延伸率和沖擊強(qiáng)度的情況下，可提高玻璃化溫度較低的熱塑性塑料的拉伸強(qiáng)度和模量?？上拢商岣卟ＡЩ瘻囟容^低的熱塑性塑料的拉伸強(qiáng)度和模量?？捎糜诰勐纫蚁?、聚丙烯、聚酯、尼龍和酚醛樹脂等塑料

19、的填充改用于聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯、尼龍和酚醛樹脂等塑料的填充改性中。性中。通常使用高嶺土作為塑料填料，主要是為了提高塑料的絕緣強(qiáng)度，通常使用高嶺土作為塑料填料，主要是為了提高塑料的絕緣強(qiáng)度，可用于制造各種電線電纜包皮?？捎糜谥圃旄鞣N電線電纜包皮。在橡膠工業(yè)中，高嶺土作為半補(bǔ)強(qiáng)填充劑，含高嶺土的膠料加工在橡膠工業(yè)中，高嶺土作為半補(bǔ)強(qiáng)填充劑，含高嶺土的膠料加工容易，壓出物表面光滑，多用于工業(yè)橡膠制品，特別是耐油、耐容易，壓出物表面光滑，多用于工業(yè)橡膠制品，特別是耐油、耐酸堿、耐熱制品，也可用于膠鞋、膠帶、膠管、膠墊等制品。酸堿、耐熱制品，也可用于膠鞋、膠帶、膠管、膠墊等制品。高嶺土對(duì)紫外線的阻隔

20、作用顯著。這一特性除用于軍事目的外，高嶺土對(duì)紫外線的阻隔作用顯著。這一特性除用于軍事目的外，在農(nóng)用薄膜中也得到應(yīng)用，它可以提高塑料大棚的保溫作用。在農(nóng)用薄膜中也得到應(yīng)用，它可以提高塑料大棚的保溫作用。用途用途（3）云母粉）云母粉 云母的主要成分是硅酸鉀鋁，按來源和種類不同也可含云母的主要成分是硅酸鉀鋁，按來源和種類不同也可含有不同比例的鎂、鐵、鋰或氟，因此各類云母的化學(xué)組有不同比例的鎂、鐵、鋰或氟，因此各類云母的化學(xué)組成有很大差別。成有很大差別。 ，主要品種有白云母和金云母。云母，主要品種有白云母和金云母。云母為鱗片狀結(jié)構(gòu)，具有玻璃般光澤。云母經(jīng)加工成粉末，為鱗片狀結(jié)構(gòu)，具有玻璃般光澤。云母經(jīng)

21、加工成粉末，可用作聚合物填充劑。云母粉易于與塑料樹脂混合，加可用作聚合物填充劑。云母粉易于與塑料樹脂混合，加工性能良好。工性能良好。 工業(yè)上使用云母往往留下許多碎片可用作填料，但云工業(yè)上使用云母往往留下許多碎片可用作填料，但云母的粉碎細(xì)化比較困難，一般采用濕法粉碎，因此用于母的粉碎細(xì)化比較困難，一般采用濕法粉碎，因此用于聚合物填充之前，需將水分烘除。聚合物填充之前，需將水分烘除。 可采用氣流粉碎方法制得細(xì)度達(dá)幾千目的云母粉，但可采用氣流粉碎方法制得細(xì)度達(dá)幾千目的云母粉，但耗電多，價(jià)格較高。耗電多，價(jià)格較高。 云母粉可用于填充云母粉可用于填充PE、PP、PVC、PA、PET、ABS等多等多種塑料

22、，可提高塑料基體的拉伸強(qiáng)度、模量，還可提高耐熱種塑料，可提高塑料基體的拉伸強(qiáng)度、模量，還可提高耐熱性，降低成型收縮率，防止制品翹曲。云母粉還具有良好的性，降低成型收縮率，防止制品翹曲。云母粉還具有良好的電絕緣性能。電絕緣性能。 云母粉呈鱗片狀形態(tài)，在其長度與厚度之比為云母粉呈鱗片狀形態(tài)，在其長度與厚度之比為100以上以上時(shí)，具有較好的改善塑料力學(xué)性能的作用。在時(shí)，具有較好的改善塑料力學(xué)性能的作用。在PET中添加中添加30的云母粉，拉伸強(qiáng)度可由的云母粉，拉伸強(qiáng)度可由5 5MPa提高到提高到76MPa，熱變形，熱變形溫度也有大幅度提高。溫度也有大幅度提高。 云母粉在橡膠制品中應(yīng)用，主要用于制造耐熱

23、、耐酸堿云母粉在橡膠制品中應(yīng)用，主要用于制造耐熱、耐酸堿及電絕緣制品。及電絕緣制品。 填加云母的薄膜在透光率降低微小的情況下可大大提高填加云母的薄膜在透光率降低微小的情況下可大大提高散光率，同時(shí)對(duì)散光率，同時(shí)對(duì)725m波長的紅外線的阻隔作用也是最好波長的紅外線的阻隔作用也是最好應(yīng)用應(yīng)用（4）玻璃微珠）玻璃微珠 玻璃微珠是一種表面光滑的微小玻璃球，可由粉煤玻璃微珠是一種表面光滑的微小玻璃球，可由粉煤灰中提取，也可直接以玻璃制造。人工方法制作的灰中提取，也可直接以玻璃制造。人工方法制作的玻璃微珠價(jià)格較高。玻璃微珠價(jià)格較高。 玻璃微珠分為漂珠和沉珠兩種。漂珠屬于一種中空玻璃微珠分為漂珠和沉珠兩種。漂

24、珠屬于一種中空玻璃微珠玻璃微珠,沉珠是實(shí)心的沉珠是實(shí)心的. 玻璃微珠的化學(xué)組成為：玻璃微珠的化學(xué)組成為： SiO272% , Na2O(或或K2O)14% , CaO8% , MgO4%, Al2 O31% , Fe2O30.1% , 其他其他0.9% ，如，如TiO20.8%，SO2 0.5% , P 0.02%等。等。 實(shí)心玻璃微珠具有光滑的球形外表，各向同性，且實(shí)心玻璃微珠具有光滑的球形外表，各向同性，且 無尖銳邊角，因此沒有應(yīng)力高度集中的現(xiàn)象。此外，無尖銳邊角，因此沒有應(yīng)力高度集中的現(xiàn)象。此外，玻璃微珠還具有滾珠軸承效應(yīng)，有利于填充體系的加玻璃微珠還具有滾珠軸承效應(yīng)，有利于填充體系的加

25、工流動(dòng)性。玻璃微珠的膨脹系數(shù)小，且分散性好，可工流動(dòng)性。玻璃微珠的膨脹系數(shù)小，且分散性好，可有效地防止塑料制品的成型收縮及翹曲變形。有效地防止塑料制品的成型收縮及翹曲變形。 實(shí)心玻璃微珠主要應(yīng)用于尼龍，可改善加工流動(dòng)性實(shí)心玻璃微珠主要應(yīng)用于尼龍，可改善加工流動(dòng)性及尺寸穩(wěn)定性。此外，也可應(yīng)用于及尺寸穩(wěn)定性。此外，也可應(yīng)用于PSPS、ABSABS、PPPP、PEPE、PVCPVC以及環(huán)氧樹脂中。以及環(huán)氧樹脂中。 玻璃微珠一般應(yīng)進(jìn)行表面處理以改善與聚合物的界玻璃微珠一般應(yīng)進(jìn)行表面處理以改善與聚合物的界面結(jié)合。面結(jié)合。性能及用途性能及用途 中空玻璃微珠除具有普通實(shí)心微珠的一些特性外，中空玻璃微珠除具有

26、普通實(shí)心微珠的一些特性外，還還 具有密度低、熱導(dǎo)率低等優(yōu)點(diǎn)，電絕緣、隔音性能也具有密度低、熱導(dǎo)率低等優(yōu)點(diǎn)，電絕緣、隔音性能也 良好。但是，中空玻璃微珠殼體很薄，不耐剪切力，良好。但是，中空玻璃微珠殼體很薄，不耐剪切力， 不不適用于注射或擠出成型工藝。適用于注射或擠出成型工藝。 目前，中空玻璃微珠主要應(yīng)用于熱固性樹脂為基體目前，中空玻璃微珠主要應(yīng)用于熱固性樹脂為基體的的 復(fù)合材料，采用浸漬、注模、壓塑等方法成型。復(fù)合材料，采用浸漬、注模、壓塑等方法成型。 中空玻璃微珠與不飽和聚酯復(fù)合可制成中空玻璃微珠與不飽和聚酯復(fù)合可制成“合成木材合成木材”具有質(zhì)量輕、保溫、隔音等特點(diǎn)。具有質(zhì)量輕、保溫、隔音等

27、特點(diǎn)。 例如在聚對(duì)苯二甲酸丁二酯中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為例如在聚對(duì)苯二甲酸丁二酯中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的的玻璃微珠，熱變形溫度由玻璃微珠，熱變形溫度由55提高到提高到85，彎曲強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度由由92MPa提高到提高到105MPa。 在塑料鞋跟等材料中可添加在塑料鞋跟等材料中可添加5%40%的玻璃微珠，在的玻璃微珠，在塑料板材中可添加塑料板材中可添加20%40%的玻璃微珠。的玻璃微珠。 漂珠添加到樹脂中后，在混合混煉中，應(yīng)采用低速、漂珠添加到樹脂中后，在混合混煉中，應(yīng)采用低速、低剪切力，否則漂珠易被碰碎壓壞。低剪切力，否則漂珠易被碰碎壓壞。 沉珠添加到樹脂中，一般采用普通填料的成型工藝條沉珠添加到樹脂中

28、，一般采用普通填料的成型工藝條件即可。件即可。 由于玻璃微珠是球體，故在塑煉時(shí)流動(dòng)性能比普通粉由于玻璃微珠是球體，故在塑煉時(shí)流動(dòng)性能比普通粉狀填料的流動(dòng)性能好些，因此在配方中可適當(dāng)減少一狀填料的流動(dòng)性能好些，因此在配方中可適當(dāng)減少一些潤滑劑的用量。些潤滑劑的用量。9.2.3 氧化物與氫氧化物氧化物與氫氧化物 二氧化硅在地殼中分布最多，占地殼氧化物的二氧化硅在地殼中分布最多，占地殼氧化物的60%左右、左右、大部分形成硅酸鹽礦物巖石。如砂子、石英、石英巖、和大部分形成硅酸鹽礦物巖石。如砂子、石英、石英巖、和硅藻土是天然產(chǎn)的硅砂。但在粒度、結(jié)晶度和硬度上有所硅藻土是天然產(chǎn)的硅砂。但在粒度、結(jié)晶度和硬

29、度上有所區(qū)別。區(qū)別。 由于石英的硬度高，在填充塑料加工時(shí)會(huì)對(duì)與物料接觸的由于石英的硬度高，在填充塑料加工時(shí)會(huì)對(duì)與物料接觸的機(jī)筒、螺桿、模具造成嚴(yán)重磨損，故一般不用于熱塑性塑機(jī)筒、螺桿、模具造成嚴(yán)重磨損，故一般不用于熱塑性塑料的填料使用。料的填料使用。 也正是由于石英的硬度高，在要求提高材料耐磨性的塑料也正是由于石英的硬度高，在要求提高材料耐磨性的塑料材料中使用石英可得到理想的效果，材料中使用石英可得到理想的效果， 此時(shí)需對(duì)成型加工設(shè)備及模具與物料接觸的表面采取特殊此時(shí)需對(duì)成型加工設(shè)備及模具與物料接觸的表面采取特殊處理，以提高其硬度，才能保證正常生產(chǎn)。處理，以提高其硬度，才能保證正常生產(chǎn)。（1）

30、二氧化硅）二氧化硅 硅土的主要化學(xué)成分為二氧化硅，占硅土的主要化學(xué)成分為二氧化硅，占68%81% ，其次，其次為三氧化二鋁，占為三氧化二鋁，占11%23%，此外還有少量鈦、鐵、，此外還有少量鈦、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉等的氧化物。鈣、鎂、鉀、鈉等的氧化物。 硅土的顆粒以粒狀和片狀兩種形態(tài)同時(shí)存在，較之單獨(dú)硅土的顆粒以粒狀和片狀兩種形態(tài)同時(shí)存在，較之單獨(dú)使用片狀的滑石或纖狀硅灰石，硅土的填充效果無論是使用片狀的滑石或纖狀硅灰石，硅土的填充效果無論是對(duì)拉伸強(qiáng)度還是對(duì)沖擊強(qiáng)度的影響都比較均衡。對(duì)拉伸強(qiáng)度還是對(duì)沖擊強(qiáng)度的影響都比較均衡。 合成二氧化硅也稱之為白炭黑，白炭黑的二氧化硅含量合成二氧化硅也稱之為白

31、炭黑，白炭黑的二氧化硅含量在在99%以上，呈白色無定形微細(xì)粉狀，多孔、比表面積以上，呈白色無定形微細(xì)粉狀，多孔、比表面積大。由于其價(jià)格較高，不能作為一般填料使用。大。由于其價(jià)格較高，不能作為一般填料使用。 在熱固性塑料成型加工時(shí)有時(shí)做觸變劑使用，以調(diào)節(jié)物在熱固性塑料成型加工時(shí)有時(shí)做觸變劑使用，以調(diào)節(jié)物料黏度和流動(dòng)性，而在熱塑性塑料中主要是用于消光，料黏度和流動(dòng)性，而在熱塑性塑料中主要是用于消光，使塑料制品表面具有亞光效果。在使塑料制品表面具有亞光效果。在PP中，白炭黑可用作中，白炭黑可用作結(jié)晶成核劑，縮小球晶結(jié)構(gòu)，增加微晶數(shù)量。結(jié)晶成核劑，縮小球晶結(jié)構(gòu)，增加微晶數(shù)量。 在橡膠工業(yè)中，白炭黑是優(yōu)

32、良的補(bǔ)強(qiáng)劑，其補(bǔ)強(qiáng)效果超在橡膠工業(yè)中，白炭黑是優(yōu)良的補(bǔ)強(qiáng)劑，其補(bǔ)強(qiáng)效果超過任何一種其他白色補(bǔ)強(qiáng)劑，用于白色或彩色橡膠制品。過任何一種其他白色補(bǔ)強(qiáng)劑，用于白色或彩色橡膠制品。對(duì)對(duì)NBR和氯丁膠的補(bǔ)強(qiáng)作用尤佳。和氯丁膠的補(bǔ)強(qiáng)作用尤佳。 二氧化鈦俗稱鈦白粉，在高分子材料中用作白色顏二氧化鈦俗稱鈦白粉，在高分子材料中用作白色顏料，也可兼作填充劑。料，也可兼作填充劑。 鈦白粉不僅可以使制品達(dá)到相當(dāng)高的白度，而且可鈦白粉不僅可以使制品達(dá)到相當(dāng)高的白度，而且可使制品對(duì)日光的反射率增大，保護(hù)高分子材料，減少紫使制品對(duì)日光的反射率增大，保護(hù)高分子材料，減少紫外線的破壞作用。添加鈦白粉還可以提高制品的剛性、外線的

33、破壞作用。添加鈦白粉還可以提高制品的剛性、硬度和耐磨性。鈦白粉在塑料和橡膠中都有廣泛應(yīng)用。硬度和耐磨性。鈦白粉在塑料和橡膠中都有廣泛應(yīng)用。(2) 二氧化鈦二氧化鈦(鈦白粉鈦白粉) 氫氧化鋁添加到塑料中可兼具填充、阻燃、消煙三種作用。氫氧化鋁添加到塑料中可兼具填充、阻燃、消煙三種作用。 氫氧化鋁也稱三水合氧化鋁，氫氧化鋁受熱失水成為氧化氫氧化鋁也稱三水合氧化鋁，氫氧化鋁受熱失水成為氧化鋁，大約在鋁，大約在220600 之間，所失的水可占其總量的之間，所失的水可占其總量的34.6%（為失水反應(yīng)理論值），而且在失水時(shí)吸熱，這是（為失水反應(yīng)理論值），而且在失水時(shí)吸熱，這是它作為高聚物阻燃劑的主要原因。

34、它作為高聚物阻燃劑的主要原因。 近年來氫氧化鋁在熱塑性塑料中應(yīng)用最成功的是聚氯乙烯近年來氫氧化鋁在熱塑性塑料中應(yīng)用最成功的是聚氯乙烯制品，如煤礦井下使用的傳送帶從橡膠改為聚氯乙烯，因制品，如煤礦井下使用的傳送帶從橡膠改為聚氯乙烯，因增塑劑加入氧指數(shù)下降，其阻燃性主要依靠磷酸酚類增塑增塑劑加入氧指數(shù)下降，其阻燃性主要依靠磷酸酚類增塑劑和氫氧化鋁配合使用來保證。劑和氫氧化鋁配合使用來保證。（3）氫氧化鋁）氫氧化鋁 氫氧化鎂的分子式為氫氧化鎂的分子式為Mg(OH)2，相對(duì)分子質(zhì)量為，相對(duì)分子質(zhì)量為58.23 。作為阻燃劑，氫氧化鎂與氫氧化鋁是極其類。作為阻燃劑，氫氧化鎂與氫氧化鋁是極其類似的，但氫氧

35、化鎂的熱分解溫度比氫氧化鋁高似的，但氫氧化鎂的熱分解溫度比氫氧化鋁高60（達(dá)（達(dá)340以上），吸熱量高以上），吸熱量高17 %，抑煙能力也較優(yōu)。，抑煙能力也較優(yōu)。對(duì)于加工溫度較高的高聚物，以氫氧化鎂為阻燃劑比對(duì)于加工溫度較高的高聚物，以氫氧化鎂為阻燃劑比氫氧化鋁更為適宜。氫氧化鋁更為適宜。氫氧化鎂和氫氧化鋁的加人都會(huì)使填充體系的力學(xué)性氫氧化鎂和氫氧化鋁的加人都會(huì)使填充體系的力學(xué)性能顯著下降。能顯著下降。（4）氫氧化鎂）氫氧化鎂 （1 1）炭黑）炭黑 炭黑是一種以碳元素為主體的極細(xì)的黑色粉末。炭黑因生炭黑是一種以碳元素為主體的極細(xì)的黑色粉末。炭黑因生產(chǎn)方法不同，分為爐法炭黑、槽法炭黑、熱裂法炭黑

36、和乙炔產(chǎn)方法不同，分為爐法炭黑、槽法炭黑、熱裂法炭黑和乙炔炭黑。炭黑。 在橡膠工業(yè)中，炭黑是用量最大的填充劑和補(bǔ)強(qiáng)劑。炭在橡膠工業(yè)中，炭黑是用量最大的填充劑和補(bǔ)強(qiáng)劑。炭黑對(duì)橡膠制品具有良好的補(bǔ)強(qiáng)作用，且可改善加工工藝性能黑對(duì)橡膠制品具有良好的補(bǔ)強(qiáng)作用，且可改善加工工藝性能，兼作黑色著色劑之用。，兼作黑色著色劑之用。 在塑料制品中，炭黑的增強(qiáng)作用不大，可發(fā)揮紫外線遮在塑料制品中，炭黑的增強(qiáng)作用不大，可發(fā)揮紫外線遮蔽劑的作用，提高制品的耐光老化性能。此外，在蔽劑的作用，提高制品的耐光老化性能。此外，在PVc等塑等塑料制品中添加乙炔炭黑或?qū)щ姞t黑，可降低制品的表面電阻料制品中添加乙炔炭黑或?qū)щ姞t黑，

37、可降低制品的表面電阻，起抗靜電作用。炭黑也是塑料的黑色著色劑。，起抗靜電作用。炭黑也是塑料的黑色著色劑。9.2.4 單質(zhì)單質(zhì) 石墨的化學(xué)成分為碳，屬六方晶系的層狀結(jié)構(gòu)晶體物石墨的化學(xué)成分為碳，屬六方晶系的層狀結(jié)構(gòu)晶體物質(zhì)，為灰黑色粉末，有脂肪質(zhì)感覺；電阻率為質(zhì)，為灰黑色粉末，有脂肪質(zhì)感覺；電阻率為2.64 10-3cm，具有金屬般的導(dǎo)電性。，具有金屬般的導(dǎo)電性。 用作聚合物填料的石墨粉可由天然鱗片狀石墨經(jīng)過化學(xué)用作聚合物填料的石墨粉可由天然鱗片狀石墨經(jīng)過化學(xué)提純處理，再經(jīng)分離、干燥、粉碎而成。提純處理，再經(jīng)分離、干燥、粉碎而成。（2）石墨粉）石墨粉 金屬粉末包括銅粉、鋁粉等，可用于制備抗靜電金

38、屬粉末包括銅粉、鋁粉等，可用于制備抗靜電或?qū)щ姼叻肿硬牧匣驅(qū)щ姼叻肿硬牧稀?3)金屬粉末金屬粉末 （1 1）木粉）木粉 木粉最早用于熱固性塑料（如酚醛樹脂），后來在熱塑性塑木粉最早用于熱固性塑料（如酚醛樹脂），后來在熱塑性塑料中也得到應(yīng)用。料中也得到應(yīng)用。 通過粉碎和研磨可從鋸末、碎木片和刨花制得木粉，粒度可通過粉碎和研磨可從鋸末、碎木片和刨花制得木粉，粒度可達(dá)數(shù)十目或更細(xì)。達(dá)數(shù)十目或更細(xì)。 木粉在木粉在180 開始炭化，作為擠出加工木粉要在基料熔融后開始炭化，作為擠出加工木粉要在基料熔融后再投放，以盡量減少在高溫下的停留時(shí)間。再投放，以盡量減少在高溫下的停留時(shí)間。 木粉最大的特點(diǎn)是質(zhì)輕，它可

39、使填充塑料的密度與純樹脂加木粉最大的特點(diǎn)是質(zhì)輕，它可使填充塑料的密度與純樹脂加工而成的所差無幾，其次用木粉填充的塑料表面裝飾性好，工而成的所差無幾，其次用木粉填充的塑料表面裝飾性好，可以涂飾油漆。可以涂飾油漆。 9.2.5 有機(jī)物有機(jī)物（2 2）淀粉）淀粉9.3 填料的表面處理填料的表面處理為什么要對(duì)為什么要對(duì)填料的表面處理？填料的表面處理？在填充改性聚合物中所使用的填料大部分是天然的或人工合成的在填充改性聚合物中所使用的填料大部分是天然的或人工合成的無機(jī)填料。這些無機(jī)填料都屬于極性的、親水性物質(zhì)，當(dāng)它們分無機(jī)填料。這些無機(jī)填料都屬于極性的、親水性物質(zhì)，當(dāng)它們分散于極性極小的有機(jī)高分子樹脂中時(shí)

40、，因極性的差別，造成二者散于極性極小的有機(jī)高分子樹脂中時(shí)，因極性的差別，造成二者相容性不好，相容性不好，從而對(duì)填充塑料的加工性能和制品的使用性能帶來從而對(duì)填充塑料的加工性能和制品的使用性能帶來不良影響不良影響。因此對(duì)無機(jī)填料表面進(jìn)行適當(dāng)處理，通過化學(xué)反應(yīng)或。因此對(duì)無機(jī)填料表面進(jìn)行適當(dāng)處理，通過化學(xué)反應(yīng)或物理方法使其表面極性接近所填充的高分子樹脂，改善其相容性物理方法使其表面極性接近所填充的高分子樹脂，改善其相容性是十分必要的。是十分必要的。表面處理劑及作用機(jī)理表面處理劑及作用機(jī)理填料表面處理的作用機(jī)理基本上有兩種類型：一是表面物理作用，包括表面涂覆（或稱為包覆）和表面吸附；二是表面化學(xué)作用，包

41、括表面取代、水解、聚合和接枝等。 填料表面處理物理作用示意圖填料表面處理化學(xué)作用示意圖填料表面處理劑分類填料表面處理劑分類 表面活性劑表面活性劑 偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑 有機(jī)高分子有機(jī)高分子 無機(jī)物無機(jī)物9.3.1 表面活性劑在界面上的作用表面活性劑在界面上的作用 表面活性劑分子的兩親結(jié)構(gòu)，表面活性劑分子的兩親結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)組成部分子結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)組成部分，其分子的一端為羧基等極性基團(tuán)，可以與無機(jī)填分，其分子的一端為羧基等極性基團(tuán)，可以與無機(jī)填充劑粒子表面發(fā)生吸附或化學(xué)反應(yīng)；分子的另一端為充劑粒子表面發(fā)生吸附或化學(xué)反應(yīng)；分子的另一端為長鏈烷基，結(jié)構(gòu)與聚合物分子相似。長鏈烷基，結(jié)構(gòu)與聚合物分子相似。

42、 在聚合物在聚合物/無機(jī)填料體系中加入一定量的表面活性劑，無機(jī)填料體系中加入一定量的表面活性劑，可以降低聚合物與填料間的界面張力，明顯改善聚合可以降低聚合物與填料間的界面張力，明顯改善聚合物物/填料界面間的結(jié)合狀況，有利于制備高性能的填充填料界面間的結(jié)合狀況，有利于制備高性能的填充復(fù)合材料。復(fù)合材料。9.3.2 偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑 偶聯(lián)劑也稱表面處理劑，其分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是含有兩類性偶聯(lián)劑也稱表面處理劑，其分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是含有兩類性 質(zhì)不同的化學(xué)基團(tuán)，一是親無機(jī)基團(tuán)，另一是親有機(jī)基質(zhì)不同的化學(xué)基團(tuán)，一是親無機(jī)基團(tuán)，另一是親有機(jī)基 團(tuán)。團(tuán)。 其分子結(jié)構(gòu)可用下式表示：其分子結(jié)構(gòu)可用下式表示： (RO)x一一M

43、Ay RO代表易進(jìn)行水解或交換反應(yīng)的短鏈烷氧基。代表易進(jìn)行水解或交換反應(yīng)的短鏈烷氧基。 M代表中心原子，可以是硅、鈦、鋁、硼等。代表中心原子，可以是硅、鈦、鋁、硼等。 A代表與中心原子結(jié)合穩(wěn)定的較長鏈親有機(jī)基團(tuán)，如酯代表與中心原子結(jié)合穩(wěn)定的較長鏈親有機(jī)基團(tuán)，如酯?；?、長鏈烷氧基?；?、長鏈烷氧基(RO-)、磷酸酯?；?、磷酸酯?；取Ｅ悸?lián)劑作用機(jī)理偶聯(lián)劑作用機(jī)理偶聯(lián)劑：偶聯(lián)劑：是一類具有兩性基團(tuán)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，分別通過化學(xué)是一類具有兩性基團(tuán)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，分別通過化學(xué)反應(yīng)或物理化學(xué)作用，一端與填料表面結(jié)合，另一端反應(yīng)或物理化學(xué)作用，一端與填料表面結(jié)合，另一端與高分子樹脂纏結(jié)或反應(yīng)，藉此使表面性質(zhì)懸殊的無

44、與高分子樹脂纏結(jié)或反應(yīng)，藉此使表面性質(zhì)懸殊的無機(jī)填料與高分子兩相牢固的結(jié)合起來。改善無機(jī)填料機(jī)填料與高分子兩相牢固的結(jié)合起來。改善無機(jī)填料在聚合物基體中的分散狀態(tài)，提高填充聚合物的力學(xué)在聚合物基體中的分散狀態(tài)，提高填充聚合物的力學(xué)性能和使用性能性能和使用性能 (1) 有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑 硅烷偶聯(lián)劑的一般通式為：硅烷偶聯(lián)劑的一般通式為：YRSiX3 通式中的通式中的X基團(tuán)為與無機(jī)增強(qiáng)材料表面偶聯(lián)的基團(tuán)?；鶊F(tuán)為與無機(jī)增強(qiáng)材料表面偶聯(lián)的基團(tuán)。 Y基團(tuán)為與樹脂偶聯(lián)的基團(tuán)。當(dāng)基團(tuán)為與樹脂偶聯(lián)的基團(tuán)。當(dāng)X基團(tuán)為可水解基團(tuán)如基團(tuán)為可水解基團(tuán)如-OR，Cl，乙氧基等時(shí)，則為，乙氧基等時(shí)，則為水解型水

45、解型硅烷。在水解型硅烷中，如硅烷。在水解型硅烷中，如果果R基團(tuán)中帶有芳香環(huán)基團(tuán)中帶有芳香環(huán)(主要是苯環(huán)主要是苯環(huán))，則為，則為耐溫型耐溫型硅烷。硅烷。 如果如果X基團(tuán)為過氧化基團(tuán)，則為基團(tuán)為過氧化基團(tuán)，則為過氧化型過氧化型硅烷。硅烷。水解型有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑作用機(jī)理水解型有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑作用機(jī)理 當(dāng)應(yīng)用于填料表面處理時(shí)，硅烷偶聯(lián)劑分子中當(dāng)應(yīng)用于填料表面處理時(shí)，硅烷偶聯(lián)劑分子中X部分部分首先在水中水解形成反應(yīng)性活潑的多羥基硅醇，然首先在水中水解形成反應(yīng)性活潑的多羥基硅醇，然后與填料表面的羥基縮合而牢固結(jié)合，而偶聯(lián)劑的后與填料表面的羥基縮合而牢固結(jié)合，而偶聯(lián)劑的另一端，即另一端，即Y基團(tuán)，或與樹脂高分子

46、長鏈纏結(jié)，或發(fā)基團(tuán)，或與樹脂高分子長鏈纏結(jié)，或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。其偶聯(lián)過程可用圖生化學(xué)反應(yīng)。其偶聯(lián)過程可用圖11-1示意。示意。硅烷偶聯(lián)劑偶聯(lián)作用示意圖與樹脂的偶聯(lián)作用與樹脂的偶聯(lián)作用 通式中的通式中的Y基團(tuán)為與樹脂起偶聯(lián)作用的活性基團(tuán)，針對(duì)基團(tuán)為與樹脂起偶聯(lián)作用的活性基團(tuán)，針對(duì)不同類型的樹脂，不同類型的樹脂，Y基團(tuán)各不相同?；鶊F(tuán)各不相同。Y基團(tuán)一般有：基團(tuán)一般有：-CH=CH2，胺基，胺基(-NH2、-NR2)，環(huán)氧基、，環(huán)氧基、-CN、-SH、-OH、-Cl、(或或-I、-Br) 、甲基丙烯?；⑼榛?、疊氮、甲基丙烯?；⑼榛?、疊氮基基(-SO2N3)等。等。 Y基團(tuán)對(duì)熱固性樹脂一般是參與固化

47、反應(yīng)，成為固化樹基團(tuán)對(duì)熱固性樹脂一般是參與固化反應(yīng)，成為固化樹脂結(jié)構(gòu)的一部分。脂結(jié)構(gòu)的一部分。 對(duì)熱塑性樹脂，則是利用其結(jié)構(gòu)相同或相似，相容性對(duì)熱塑性樹脂，則是利用其結(jié)構(gòu)相同或相似，相容性好的特性，實(shí)現(xiàn)與熱塑性樹脂長鏈分子的連結(jié)，或通好的特性，實(shí)現(xiàn)與熱塑性樹脂長鏈分子的連結(jié)，或通過添加交聯(lián)劑實(shí)現(xiàn)分子交聯(lián)。過添加交聯(lián)劑實(shí)現(xiàn)分子交聯(lián)。 硅烷偶聯(lián)劑可用于許多無機(jī)填料，其中在含硅酸成分多的硅烷偶聯(lián)劑可用于許多無機(jī)填料，其中在含硅酸成分多的玻璃纖維、石英粉及白碳黑中效果最好，在陶土和水合氧玻璃纖維、石英粉及白碳黑中效果最好，在陶土和水合氧化鋁中次之，對(duì)不含游離水的碳酸鈣效果欠佳?；X中次之，對(duì)不含游離水

48、的碳酸鈣效果欠佳。 硅烷偶聯(lián)劑的有機(jī)基對(duì)聚合物的反應(yīng)有選擇性，例如氨基硅烷偶聯(lián)劑的有機(jī)基對(duì)聚合物的反應(yīng)有選擇性，例如氨基可與環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、尼龍、乙烯基聚合物或一些熱可與環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、尼龍、乙烯基聚合物或一些熱固性彈性體反應(yīng)，但一般硅烷偶聯(lián)劑上的有機(jī)基與聚乙烯、固性彈性體反應(yīng)，但一般硅烷偶聯(lián)劑上的有機(jī)基與聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS樹脂等聚合物缺乏足夠的反應(yīng)性，樹脂等聚合物缺乏足夠的反應(yīng)性，在這些體系中偶聯(lián)效果差。在這些體系中偶聯(lián)效果差。(2)鈦酸酯偶聯(lián)劑鈦酸酯偶聯(lián)劑基本結(jié)構(gòu)與功能肽酸酯偶聯(lián)劑種類：單烷氧基型、單烷氧基焦磷酸酯型、肽酸酯偶聯(lián)劑種類：單烷氧基型、單

49、烷氧基焦磷酸酯型、 鰲合型、配位型鰲合型、配位型應(yīng)應(yīng) 用用 鈦酸酯偶聯(lián)劑可用來處理各種無機(jī)填料，如碳酸鈣、鈦酸酯偶聯(lián)劑可用來處理各種無機(jī)填料，如碳酸鈣、滑石粉、硫酸鋇及三水合氧化鋁等。滑石粉、硫酸鋇及三水合氧化鋁等。 經(jīng)過處理的填料主要用于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯經(jīng)過處理的填料主要用于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等熱塑性塑料。和聚苯乙烯等熱塑性塑料。 較之不經(jīng)表面處理直接使用這些無機(jī)填料，有改善填較之不經(jīng)表面處理直接使用這些無機(jī)填料，有改善填充體系加工流動(dòng)性和提高物理力學(xué)性能的效果。由于充體系加工流動(dòng)性和提高物理力學(xué)性能的效果。由于使用填料的化學(xué)成分不同，基體樹脂種類不同，必須使用填料的

50、化學(xué)成分不同，基體樹脂種類不同，必須選用適當(dāng)?shù)拟佀狨ヅ悸?lián)劑才能得到最佳效果。選用適當(dāng)?shù)拟佀狨ヅ悸?lián)劑才能得到最佳效果。(3)(3)鋁酸酯偶聯(lián)劑鋁酸酯偶聯(lián)劑鋁酸酯偶聯(lián)劑的化學(xué)通式為：鋁酸酯偶聯(lián)劑的分子空間結(jié)構(gòu)示意圖應(yīng)應(yīng) 用用 各種無機(jī)填料、無機(jī)顏料和無機(jī)阻燃劑，如沉淀碳酸鈣、各種無機(jī)填料、無機(jī)顏料和無機(jī)阻燃劑，如沉淀碳酸鈣、鈦白粉、氧化鋅、氧化鋁、白炭黑、云母粉、高嶺土、玻鈦白粉、氧化鋅、氧化鋁、白炭黑、云母粉、高嶺土、玻璃粉、玻纖粉、氫氧化鋁、氫氧化鎂等的表面處理。璃粉、玻纖粉、氫氧化鋁、氫氧化鎂等的表面處理。 添加上述填科添加上述填科(或顏料或顏料)的聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚的聚氯乙烯、聚

51、乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚醚、聚酰胺及苯乙烯、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚醚、聚酰胺及ABS等各類硬軟塑料制品，此外還有橡膠、涂料、玻璃鋼、粘等各類硬軟塑料制品，此外還有橡膠、涂料、玻璃鋼、粘結(jié)劑、等復(fù)合制品的加工生產(chǎn)。結(jié)劑、等復(fù)合制品的加工生產(chǎn)。(4)鋯類偶聯(lián)劑鋯類偶聯(lián)劑 鋯類偶聯(lián)劑對(duì)于碳酸鈣、二氧化硅、氧化鋁、氧鋯類偶聯(lián)劑對(duì)于碳酸鈣、二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦及陶土等填充體系有良好的改性效果。化鈦及陶土等填充體系有良好的改性效果。 主要適用于聚烯烴、聚酯、環(huán)氧樹脂、尼龍、聚主要適用于聚烯烴、聚酯、環(huán)氧樹脂、尼龍、聚氨酯、合成橡膠等不同的聚合物填充體系。氨酯、合成橡膠等不

52、同的聚合物填充體系。9.3.3 有機(jī)高分子表面改性劑有機(jī)高分子表面改性劑 采用有機(jī)高分子表面改性劑，可在無機(jī)填充劑的表面形成采用有機(jī)高分子表面改性劑，可在無機(jī)填充劑的表面形成高分子包覆層，改變無機(jī)填充劑的表面性質(zhì)。高分子包覆層，改變無機(jī)填充劑的表面性質(zhì)。 種類：高分子表面活性劑、高分子溶液或乳液、低熔點(diǎn)的種類：高分子表面活性劑、高分子溶液或乳液、低熔點(diǎn)的或熔體黏度很低的聚合物?；蛉垠w黏度很低的聚合物。 在聚合物填充體系中使用的大分子相容劑（馬來酸酐接枝在聚合物填充體系中使用的大分子相容劑（馬來酸酐接枝PP、馬來酸酐接枝、馬來酸酐接枝EVA）具有改善填充劑與聚合物界面）具有改善填充劑與聚合物界面

53、結(jié)合的作用，也可視為有機(jī)高分子表面改性劑。結(jié)合的作用，也可視為有機(jī)高分子表面改性劑。9.4 填充改性聚合物的制備填充改性聚合物的制備（1） 原輔材料的預(yù)處理：原輔材料的預(yù)處理：對(duì)于不同的產(chǎn)品種類和不同的原對(duì)于不同的產(chǎn)品種類和不同的原材料特點(diǎn)，預(yù)處理的方式也有所區(qū)別，主要包括表面處理、材料特點(diǎn)，預(yù)處理的方式也有所區(qū)別，主要包括表面處理、烘干與稀釋等過程。烘干與稀釋等過程。 在生產(chǎn)粉體增強(qiáng)熱塑性聚合物復(fù)合材料之前，必須對(duì)無機(jī)在生產(chǎn)粉體增強(qiáng)熱塑性聚合物復(fù)合材料之前，必須對(duì)無機(jī)填料進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶盍线M(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻媾悸?lián)化處理。表面偶聯(lián)化處理。 例如：例如：CaCO3作填充劑時(shí)，在配料前應(yīng)進(jìn)行作填充劑時(shí)，在配

54、料前應(yīng)進(jìn)行活化處理活化處理，以，以改善其與基體聚合物之間的黏結(jié)性能。改善其與基體聚合物之間的黏結(jié)性能。 對(duì)有些含水量較高的填料或基體聚合物材料，還要進(jìn)行適對(duì)有些含水量較高的填料或基體聚合物材料，還要進(jìn)行適當(dāng)?shù)漠?dāng)?shù)暮娓商幚砗娓商幚?。?）計(jì)量：）計(jì)量：是生產(chǎn)過程中十分重要的工序，所有的物料均是生產(chǎn)過程中十分重要的工序，所有的物料均應(yīng)按配方規(guī)定嚴(yán)格計(jì)算，特別是對(duì)于一些微量組分的計(jì)量應(yīng)按配方規(guī)定嚴(yán)格計(jì)算，特別是對(duì)于一些微量組分的計(jì)量必須準(zhǔn)確，否則，將影響產(chǎn)品質(zhì)量和性能。必須準(zhǔn)確，否則，將影響產(chǎn)品質(zhì)量和性能。（3）混合：）混合：是將不同組分的原料通過攪拌達(dá)到一定程度的是將不同組分的原料通過攪拌達(dá)到一定

55、程度的相互分散的過程。目前使用的主要設(shè)備為高速混合機(jī)。相互分散的過程。目前使用的主要設(shè)備為高速混合機(jī)。 混合效果的好壞直接影響到物料能否均勻地進(jìn)入雙螺桿擠混合效果的好壞直接影響到物料能否均勻地進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)，保證產(chǎn)品的均勻性的一個(gè)重要過程。出機(jī)，保證產(chǎn)品的均勻性的一個(gè)重要過程。 特別是對(duì)于密度差別較大、各組分的形狀不同的共混體系，特別是對(duì)于密度差別較大、各組分的形狀不同的共混體系，保證物料均勻混合顯得尤為重要。保證物料均勻混合顯得尤為重要。（4）熔融共混擠出：）熔融共混擠出：是生產(chǎn)粉體增強(qiáng)熱塑性復(fù)合是生產(chǎn)粉體增強(qiáng)熱塑性復(fù)合 材料的主要工序。材料的主要工序。 目前使用的主要設(shè)備是雙螺桿擠出機(jī)。

56、目前使用的主要設(shè)備是雙螺桿擠出機(jī)。 經(jīng)混合后的物料，通過雙螺桿擠出熔融、混煉使各組分經(jīng)混合后的物料，通過雙螺桿擠出熔融、混煉使各組分間實(shí)現(xiàn)良好的分散狀態(tài)，從而得到性能優(yōu)良的產(chǎn)品。間實(shí)現(xiàn)良好的分散狀態(tài)，從而得到性能優(yōu)良的產(chǎn)品。（5）冷卻切粒）冷卻切粒：是產(chǎn)品的成型工序：是產(chǎn)品的成型工序（6）混合與包裝）混合與包裝：切粒后的改性材料要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮娓商帲呵辛：蟮母男圆牧弦M(jìn)行適當(dāng)?shù)暮娓商?理，然后進(jìn)行混合，以保證產(chǎn)品質(zhì)量的均勻性，最后進(jìn)理，然后進(jìn)行混合，以保證產(chǎn)品質(zhì)量的均勻性，最后進(jìn) 行包裝，得到改性材料的成品。行包裝，得到改性材料的成品。第第10章章 熱塑性聚合物的增強(qiáng)改性熱塑性聚合物的增強(qiáng)改性1

57、0.1 增強(qiáng)材料的種類增強(qiáng)材料的種類 用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的纖維品種很多，主要品種有玻璃用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的纖維品種很多，主要品種有玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維，此外還有尼龍、聚酯纖維以及纖維、碳纖維、芳綸纖維，此外還有尼龍、聚酯纖維以及硼纖維。晶須也可用于增強(qiáng)復(fù)合材料的制備。硼纖維。晶須也可用于增強(qiáng)復(fù)合材料的制備。10.1.1 玻璃纖維玻璃纖維 玻璃纖維增強(qiáng)塑料是已獲得頗為廣泛應(yīng)用的纖維增強(qiáng)復(fù)合玻璃纖維增強(qiáng)塑料是已獲得頗為廣泛應(yīng)用的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。玻璃纖維按化學(xué)組成可分為無堿鋁硼硅酸鹽材料。玻璃纖維按化學(xué)組成可分為無堿鋁硼硅酸鹽(簡稱簡稱無堿纖維無堿纖維)和有堿無硼硅酸鹽和有堿無硼硅酸鹽(

58、簡稱中堿纖維簡稱中堿纖維)。 A 玻璃玻璃 屬高堿玻璃。這是最基本的類型，其化學(xué)組成類屬高堿玻璃。這是最基本的類型，其化學(xué)組成類似窗玻璃似窗玻璃 C 玻璃玻璃 屬中堿玻璃，也叫耐化學(xué)玻璃屬中堿玻璃，也叫耐化學(xué)玻璃 D 玻璃玻璃 也叫介電玻璃。此種組成的玻璃也叫介電玻璃。此種組成的玻璃 纖維具有非常好纖維具有非常好的介電性能，其介電常數(shù)與介電損耗都比較小，主要用于的介電性能，其介電常數(shù)與介電損耗都比較小，主要用于電子工業(yè)。電子工業(yè)。 E 玻璃玻璃 屬無堿玻璃，也叫電氣玻璃。它有良好的拉伸、屬無堿玻璃，也叫電氣玻璃。它有良好的拉伸、 壓縮強(qiáng)度與剛性，良好的電氣性能與熱性能，較好的防水壓縮強(qiáng)度與剛性

59、，良好的電氣性能與熱性能，較好的防水性與抗堿性性與抗堿性玻璃纖維的種類玻璃纖維的種類 玻璃纖維的直徑粗細(xì)玻璃纖維的直徑粗細(xì) 可分為可分為初級(jí)玻璃纖維初級(jí)玻璃纖維，單絲直徑在，單絲直徑在20m以上者；中級(jí)以上者；中級(jí) 玻璃纖維，單絲直徑在玻璃纖維，單絲直徑在1020m之間者；之間者；高級(jí)玻璃纖維高級(jí)玻璃纖維，單絲直徑單絲直徑39m之間者；之間者；超級(jí)玻璃纖維超級(jí)玻璃纖維，單絲直，單絲直 徑在徑在3m以下者。以下者。 玻璃纖維的直徑越細(xì)則強(qiáng)度越高，扭曲性越好。主要原因是玻璃纖維的直徑越細(xì)則強(qiáng)度越高，扭曲性越好。主要原因是纖維直徑越細(xì)，其表面裂紋較少而且小，因此抗拉強(qiáng)度隨纖纖維直徑越細(xì)，其表面裂紋較

60、少而且小，因此抗拉強(qiáng)度隨纖維直徑的減小而大幅度上升。維直徑的減小而大幅度上升。 玻璃纖維可用于增強(qiáng)玻璃纖維可用于增強(qiáng)PP、PET、PA等熱塑性等熱塑性塑料，也廣泛應(yīng)用于熱固性塑料。塑料，也廣泛應(yīng)用于熱固性塑料。 玻璃纖維增強(qiáng)塑料具有比強(qiáng)度高、耐腐蝕、玻璃纖維增強(qiáng)塑料具有比強(qiáng)度高、耐腐蝕、隔熱、介電、容易成型等優(yōu)點(diǎn)。玻璃纖維與基體隔熱、介電、容易成型等優(yōu)點(diǎn)。玻璃纖維與基體塑料的界面結(jié)合情況對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能影響塑料的界面結(jié)合情況對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能影響很大，一般應(yīng)用偶聯(lián)劑處理。很大，一般應(yīng)用偶聯(lián)劑處理。用途用途10.1.2 碳纖維碳纖維 碳纖維是纖維狀的炭材料，其化學(xué)組成中碳元素碳纖維是纖維狀