碳酸鈣應(yīng)用于PVC制品中,由于碳酸鈣為親水性無機(jī)粉體,它與PVC相容性差。目前,通常采用硬脂酸、鈦酸酯、鋁酸酯等傳統(tǒng)偶聯(lián)劑進(jìn)行處理,以改觀碳酸鈣的疏水親油性和提高PVC制品的力學(xué)性能。
一、傳統(tǒng)偶聯(lián)劑
傳統(tǒng)偶聯(lián)劑主要為三大類,其典型結(jié)構(gòu)如下:
硬脂酸:C H COOH O
鈦酸酯:(R-C-O)--TIOC H或0 (R-P-O)--TIOC HOHO
鋁酸酯:(R-C-O)--AL(OC H)
R:烷烴,通常為-C H、-CH等。
硬脂酸處理活化碳酸鈣(CaCO3)將近100年歷史,它主要利用硬脂酸的端羧基(-COOH)與CaCO3產(chǎn)生酸堿吸附,將硬脂酸親油鏈段-C17H35烷烴基吸附在CaCO3顆粒表面,從而改變CaCO3的疏水親油性。但其存在如下缺點(diǎn):
• 硬脂酸羧基(-COOH)吸附CaCO3顆粒的錨固力弱小,塑料加工過程中的高溫、高熔體粘度、高剪切力、以及其它塑料助劑的溶解力等因素易產(chǎn)生脫吸附或解吸現(xiàn)象。
• 無機(jī)粉體的親油鏈段(-C17H35)烷烴基為非ji性,與PVC、ABS、尼龍(PA),聚碳酸酯(PC)、聚酯等ji性或中等ji性聚合物相容性不好,因此,CaCO3與基體聚合物界面粘接狀態(tài)和run濕性差,導(dǎo)致塑料加工性和力學(xué)性能下降。
• 活化的CaCO3顆粒表面的親油鏈段(-C17H35)烷烴基,由于活化的CaCO3顆粒表面有機(jī)物結(jié)構(gòu)相同,分子鏈間色散力、范德華力、偶ji力等使CaCO3顆粒傾向于自身聚并,在高分子聚合物中形成CaCO3顆粒團(tuán)聚而不易分散,納米碳酸鈣表現(xiàn)得ming 顯。
鈦酸酯偶聯(lián)劑活化碳酸鈣(CaCO3),機(jī)理:CaCO3顆粒表面的羥基(-OH)與鈦酸酯偶聯(lián)劑的異丙基產(chǎn)生脫異丙醇的化學(xué)反應(yīng),從而將親油性基團(tuán)化學(xué)鏈合至CaCO3顆粒表面而得到疏水親油性活性碳酸鈣,與硬脂酸處理相比,其優(yōu)點(diǎn):
• 鈦酸酯偶聯(lián)劑與碳酸鈣是化學(xué)鍵結(jié)合,在塑料加工高溫環(huán)境下不易解吸;
• 可以引入酯鍵、磷酯鍵、巰基鍵、環(huán)氧鍵等功能性基團(tuán);
• 在PVC制品中性能好于硬脂酸。
鈦酸酯偶聯(lián)劑缺點(diǎn):
• 大多數(shù)鈦酸酯遇水分解失效,使用不便;
• 親油性基團(tuán)分子量過小,通常親油基分子量<1000,無法與高分子材料的分子鍵形成纏繞,在塑料制品中對提高復(fù)合材料的力學(xué)性能ji為有限;
• 鈦酸酯偶聯(lián)劑從經(jīng)典超分散劑理論來看,在塑料中不具有超分散的基本特性。
鋁酸酯偶聯(lián)劑與鈦酸酯偶聯(lián)劑活化CaCO3機(jī)理相同,在高分子材料聚合物中的應(yīng)用存在相同的問題。
傳統(tǒng)偶聯(lián)劑共同的缺點(diǎn):對塑料高分子材料而言,它解決了疏水親油性,沒有解決有機(jī)化的CaCO3顆粒在高分子材料中的分散性。沒有從微觀結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)研究偶聯(lián)劑與高分子材料界面的run 濕性、界面粘接特性、以及偶聯(lián)分子與高分子材料分子鏈的纏繞強(qiáng)度、纏繞柔性,也就無法實(shí)現(xiàn)有機(jī)化的CaCO3顆粒在高分子復(fù)合材料良好的加工性能和提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。
二、高性能碳酸鈣超分散偶聯(lián)劑SP-1082
經(jīng)典的超分散劑應(yīng)用于涂料、油漆及油墨的顏料分散,從而有良好的展色性,顏料的高光澤、高豐滿度和高鮮艷度。它要求chao分散劑牢固地吸附于顏料顆粒表面,而設(shè)計(jì)的分散鏈具有分子量分布狹窄,且具有較高的分子量。
SP-1082 chao分散偶聯(lián)劑是上海哲華基于可控自you基聚合而開發(fā)的用于碳酸鈣等無機(jī)粉體表面處理的高分子量超分散偶聯(lián)劑。它高強(qiáng)度的錨固基團(tuán)強(qiáng)烈吸附于無機(jī)粉體表面,以保有機(jī)化的碳酸鈣顆粒在高溫(<280℃)、高熔體粘度、高剪切力的環(huán)境下仍可吸附在無機(jī)顆粒表面,防解吸。
SP-1082超分散偶聯(lián)劑分子量為幾萬~數(shù)十萬,其分散鏈段的極性與PVC ji 性匹配性好,通過對分散鏈的分子量控制,可以保有機(jī)化的CaCO3顆粒與PVC基材粘接性好,分散劑的分散鏈與PVC分子鏈相互纏繞,纏繞柔性適度,可提高CaCO3/PVC復(fù)合材料的沖擊韌性和拉伸強(qiáng)度、kang撕裂性和斷裂伸長率。同時(shí),通過控制分散鏈段分子量分布和分子量大小,保有機(jī)化的碳酸鈣顆粒在PVC基體中良好的分散性,提高機(jī)PVC制品加工流動性和表面光澤。
SP-1082超分散偶聯(lián)劑是基于可控自you基聚合和高分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)而開發(fā)出,可改觀PVC產(chǎn)品的加工性能和提高復(fù)合材料的力學(xué)性能,簡化PVC配方和工藝,降低企業(yè)的生產(chǎn)管理成ben。
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