聚丙烯用硅酸鈣填充母料的研制畢業(yè)論文設(shè)計

1、( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！ )密級保 密學(xué)號091511畢業(yè)設(shè)計（論文）聚丙烯用硅酸鈣填充母料的研制院（系、部）：材料科學(xué)與工程學(xué)院姓名：XXXXX班級：高 XXX專業(yè)：高分子材料與工程指導(dǎo)教師：陸曉中教師職稱：教授2013 年6 月 15 日·北京北京石油化工學(xué)院學(xué)位論文電子版授權(quán)使用協(xié)議論文聚丙烯用硅酸鈣填充母料的研制 系本人在北京石油化工學(xué)院學(xué)習(xí)期間創(chuàng)作完成的作品，并已通過論文答辯。本人系作品的唯一作者， 即著作權(quán)人。 現(xiàn)本人同意將本作品收錄于 “北京石油化工學(xué)院學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫” 。本人承諾： 已提交的學(xué)位論文電子版與印刷版論文的內(nèi)容一致，如因不

2、同而引起學(xué)術(shù)聲譽上的損失由本人自負。本人完全同意本作品在校園網(wǎng)上提供論文目錄檢索、 文摘瀏覽以及全文部分瀏覽服務(wù)。公開級學(xué)位論文全文電子版允許讀者在校園網(wǎng)上瀏覽并下載全文。注：本協(xié)議書對于“非公開學(xué)位論文”在保密期限過后同樣適用。院系名稱：材料科學(xué)與工程學(xué)院作者簽名：XXXXX學(xué)號：0915112013年 6月 15日北京石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書學(xué)院（系）材料科學(xué)與工程學(xué)院學(xué)生姓名XXXX專業(yè) 高分子材料與工程 班級指導(dǎo)教師職稱 陸曉中教授高XXX1. 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目聚丙烯用硅酸鈣填充母料的研制2. 任務(wù)起止日期2013年 2 月 25日 2013年 6 月 15 日3. 畢業(yè)

3、設(shè)計（論文）的主要內(nèi)容與要求（含原始數(shù)據(jù)及應(yīng)提交的成果）硅酸鈣微粉是從粉煤灰廢棄物中提煉得到的一種新型無機粉體材料，其微觀結(jié)構(gòu)呈蜂窩狀，比表面積很大，在高分子材料中具有廣闊的應(yīng)用前景。本課題旨在研究一類聚丙烯專用硅酸鈣填充母料的制備技術(shù)。本課題的主要研究內(nèi)容：1）研究 PP 基硅酸鈣填充母料的制備技術(shù)；2）研究硅酸鈣填充母料用量對填充PP 性能的影響規(guī)律。論文結(jié)束時向指導(dǎo)教師提交：1）學(xué)生工作日志；2）外文文獻翻譯稿（含原文及電子版） ；3）開題報告（含電子版）；4）畢業(yè)論文 3 冊（含電子版）；5）參考文獻原件或電子版；6）真實、全面的原始數(shù)據(jù)、測試記錄及相關(guān)圖表等；7）學(xué)校要求上交存檔的其

4、他畢業(yè)環(huán)節(jié)資料。4. 主要參考文獻1黃興 . PP 共混增韌改性的研究及應(yīng)用進展J. 國外塑料 . 1999, 17(2). 1420, 27;2劉曉霞 , 周惠 , 張普玉 . 聚丙烯成核劑研究進展J. 塑料工業(yè) . 2006, 34(2). 13, 10;3李瑋 , 劉佑習(xí) . 聚丙烯的改性 J. 高分子材料科學(xué)與工程. 1997, 13(6). 914;4張英杰 , 梁基照 . 聚丙烯的物理改性 J. 上海塑料 . 2007, (3). 912;5王金保 . OM 聚烯烴改性母料的研究與應(yīng)用J. 塑料工業(yè) . 1993, (5). 6365;6鄭玉奧 , 林為 , 江經(jīng)烺 . 玻璃微珠填

5、充塑料母料的研制J. 化學(xué)建材 . 1990, (3). 610;7鄒忠發(fā) . 活性碳酸鈣及其填充母料的研制與應(yīng)用J. 現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用 . 1995, 7(6). 3841,46;8 章峻 , 成江 , 胡柏星 , 任俊 , 沈健 . CaCO 3顆粒級配填充對 PP 性能和結(jié)構(gòu)的影響 J. 高分子材料科學(xué)與工程 . 2003, 19(1). 184187;9張峻珩 , 熊麗君 , 吳璧耀 . PP 鎂鹽晶須復(fù)合材料的性能研究J. 化工新型材料. 2006, 34(7).5154, 47;10樊澤東,羅筑,于杰 ,秦舒浩,朱紅 .超微細滑石粉的表面改性及對聚丙烯性能的影響J.高分子材料科學(xué)與

6、工程. 2007, 23(3). 143147;11 楊華明 , 曹建紅 , 敖偉琴 , 邱冠周 . 超細滑石粉填充 PP 的增強效應(yīng) J. 中國塑料 . 2003, 17(1). 8284;Weon JI, Sue HJ. Mechanical properties of talc- and CaCO3-reinforcedmethods of thecalcium silicate filler masterbatch as well as the application effects of these filler masterbatches in PP were studied in

7、 this paper. It was proved that the titanate coupling agent NDZ-311W, the silane coupling agent KH-570, and the silicone surface treatment agent 4600A can reduce the indices of these powder is rather low. The stearic acid can also reduce the indices of the active powder can reach 100% when the conte

8、nt of stearic acid is 5phr. Considering the difficulties of the masterbatch preparation, the calcium silicate should only be used to prepare some complex filler masterbatch with other proper inorganic filler such as the talc power, and the content of calcium silicate in the comlex filler masterbatch

9、 shoud not be more than 40%wt. When the filling content is the same, these complex filler masterbatch can reduce the density and increase their bending modulus of the filledPP, meanwhile other physical and mechanical properties change little.Key Words: calcium silicate (CSH); polypropylene (PP); fil

10、l; masterbatch;modified目 錄摘要 .錯誤！未定義書簽。ABSTRACT .錯誤！未定義書簽。第 1 章前言 .11.1硅酸鈣的性能簡介 .11.2聚丙烯的結(jié)構(gòu)、特性與應(yīng)用.11.2.1聚丙烯的結(jié)構(gòu).11.2.2聚丙烯的特性.21.2.3聚丙烯的應(yīng)用.21.3聚丙烯的改性方法.21.3.1物理改性方法.2填充改性增強改性共混改性. 2. 2. 31.3.1.4成核劑改性 .31.3.2化學(xué)改性方法 .31.4填充母料的制備技術(shù) .31.4.1填充母料結(jié)構(gòu)模型 .41.4.2填充母料配方設(shè)計 .51.4.2.1填料核 .51.4.2.2偶聯(lián)劑 .71.4.2.3分散劑 .7

11、1.4.2.4增混物 .81.5粉體表面的活化處理1.6選題背景及研究意義.8. 10第 2 章實驗部分 .112.1實驗原料2.2試驗儀器2.3試樣制備.11.11. 122.3.1活性填料的制備 .122.3.2填充母料的制備 .122.3.3PP 填充塑料試樣的制備 .122.4性能測試 .122.4.1吸水率 .122.4.2活化指數(shù) .152.4.3密度 .162.4.4熔體流動速率 .162.4.5拉伸性能 .172.4.6彎曲性能 .172.4.7簡支梁沖擊強度 .182.4.8熱變形溫度 .182.4.9模塑收縮率 .18第 3 章結(jié)果討論 .193.1硅酸鈣微粉的表面處理技術(shù)

12、研究 .193.1.1鈦酸酯偶聯(lián)劑對硅酸鈣的活化作用 .213.1.2硅烷偶聯(lián)劑對硅酸鈣的活化作用 .223.1.3有機硅表面處理劑對硅酸鈣的活化作用 .233.1.4硬脂酸對硅酸鈣的活化作用 .243.1.5基本結(jié)論 .243.2APP 基硅酸鈣填充母料的研制及其應(yīng)用效果的初步評價.263.2.1填充母料的制備工藝 .303.2.2填充母料中硅酸鈣含量對PP 填充材料密度的影響 .313.2.3填充母料中硅酸鈣含量對PP 填充材料熔體流動速率的影響 .313.2.4填充母料中硅酸鈣含量對PP 填充材料拉伸強度的影響 .323.2.5填充母料中硅酸鈣含量對PP 填充材料斷裂伸長率的影響 .32

13、3.2.6填充母料中硅酸鈣含量對PP 填充材料彎曲強度的影響 .333.2.7填充母料中硅酸鈣含量對PP 填充材料彎曲模量的影響 .333.2.8填充母料中硅酸鈣含量對PP 填充材料熱變形溫度的影響 .343.2.9填充母料中硅酸鈣含量對PP 填充材料沖擊強度的影響 .343.2.10基本結(jié)論 .34第 4 章結(jié)論.36參 考 文 獻 .37致 謝.38聲明 .39第1章前言1.1硅酸鈣的性能簡介硅灰石主要成分為硅酸鈣，顏色呈白色玻璃光澤，解理面呈珍珠光澤。硬度34.55.5，密度 2.753.10gcm。完全溶于濃鹽酸。一般情況下耐酸、耐堿、耐化學(xué)腐蝕。吸濕性小于4% 。吸油性低、電導(dǎo)率低、

14、絕緣性較好。硅灰石是一種無機針狀礦物，其特點無毒、耐化學(xué)腐蝕、熱穩(wěn)定性及尺寸穩(wěn)定良好，有玻璃和珍珠光澤，低吸水率和吸油值，力學(xué)性能及電性能優(yōu)良以及具有一定補強作用。硅灰石產(chǎn)品，纖維長而易分離，含鐵量低，白度高。該產(chǎn)品主要用作高聚合物基復(fù)合材料的增強填料。如塑料、橡膠、陶瓷、涂料、建材等行業(yè)。硅酸鈣是一種新型無機粉體材料。其微觀結(jié)構(gòu)呈蜂窩狀，比表面積很大，因而與基體的接觸面積也大。當(dāng)材料受沖擊時產(chǎn)生更多的屈服，能吸收更多的沖擊能。用它作為塑料填料不僅可降低制品成本、改善制品的蠕變性，還可提高制品的熱變形溫度及尺寸穩(wěn)定性。因此越來越受到人們的關(guān)注 1。1.2聚丙烯的結(jié)構(gòu)、特性與應(yīng)用聚丙烯的結(jié)構(gòu)按甲

15、基排列位置分為等規(guī)聚丙烯、無規(guī)聚丙烯和間規(guī)聚丙烯三種。甲基排列在分子主鏈的同一側(cè)稱等規(guī)聚丙烯，聚丙烯樹脂若甲基無秩序的排列在分子主鏈的兩側(cè)稱無規(guī)聚丙烯，當(dāng)甲基交替排列在分子主鏈的兩側(cè)稱間規(guī)聚丙烯。一般工業(yè)生產(chǎn)的聚丙烯樹脂中，等規(guī)結(jié)構(gòu)含量約為95% ，其余為無規(guī)或間規(guī)聚丙烯。工業(yè)產(chǎn)品以等規(guī)物為主要成分。圖 1-1 聚丙烯的結(jié)構(gòu)圖聚丙烯的特性聚丙烯 (PP)是由丙烯聚合而得到的高分子化合物。由于其原料豐富，合成工藝比較簡單，與其他通用熱塑性塑料相比，PP 具有相對密度小、價格低、加工性好以及綜合性能較好等特點，其屈服強度、拉伸強度、表面硬度及彈性模量均較優(yōu)異，并有突出的耐應(yīng)力開裂性和耐磨性，近年來

16、發(fā)展迅速，成為塑料中產(chǎn)量增長最快的品種，但聚丙烯也存在低溫脆性、機械強度和硬度較低、成型收縮率大、易老化、耐溫性差等缺點 2。聚丙烯的應(yīng)用聚丙烯性能優(yōu)越，用途廣泛，主要用途：1）耐水蒸汽：醫(yī)用消毒器件；2）無毒：食品、藥品包裝和日用品；3）相對高的強度和耐熱性：輕載的機械、汽車零部件；4）優(yōu)異的耐腐蝕性：耐熱、耐腐蝕的化工管道、容器、閥門配件等；5）優(yōu)異的電絕緣性：電子、電氣配件(電信電纜絕緣、電器外殼）3。1.3聚丙烯的改性方法為了改進聚丙烯性能，延長其壽命并進一步擴大聚丙烯的應(yīng)用領(lǐng)域，聚丙烯的改性研究工作相當(dāng)活躍，其方法也多種多樣。總體上可分為：物理改性和化學(xué)改性。物理改性方法填充改性填充

17、 PP 的有機填料有木粉、稻殼粉、玉米棒芯、花生殼粉等；常用的無機填料常用：碳酸鈣、滑石粉、云母粉、硅灰石等。為了得到性能優(yōu)良的填充聚丙烯，應(yīng)考慮以下幾點：填料粒度、填料種類、填料的界面作用和填料在聚丙烯中的分散性等。增強改性增強改性聚丙烯可以取代工程塑料，所采用的增強材料有玻璃纖維、石棉纖維等，或者通過特殊的加工成型方法和特殊的模具使聚合物的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。盡管近年來開發(fā)了一些單晶纖維如碳化硼、碳化硅等作為增強材料，但由于價格高、工藝操作困難，所以除了一些特殊需求的高級復(fù)合材料使用外，目前還很少用作聚丙烯等一些通用塑料的增強材料。其主要的改性方法有：自增強改性和纖維增強改性等。共混改性共混

18、改性可以改善PP 的熱穩(wěn)定性、 抗沖擊性能（尤其是抗低溫沖擊性能） 和韌性，擴展了的聚丙烯的應(yīng)用領(lǐng)域。共混改性是目前應(yīng)用最廣泛的改性技術(shù)，它包括聚丙烯與橡膠共混和聚丙烯與其它塑料樹脂共混等。其主要改性方法有：PP 與工程塑料共混改性、 PP 與聚乙烯 (PE)共混改性和 PP 與橡膠或熱塑性彈性體共混改性等。成核劑改性成核劑改性指在聚丙烯中添加適當(dāng)?shù)某珊藙淖兤浣Y(jié)晶形態(tài)、結(jié)晶行為、結(jié)晶速度以及晶體結(jié)構(gòu)，從而達到材料改性的目的。對于半結(jié)晶聚丙烯，結(jié)晶行為和晶粒結(jié)構(gòu)直接影響制品的加工和應(yīng)用性能。在材料中加入少量成核劑能加快結(jié)晶過程，增加成核密度，使晶粒微細化，同時對材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)和其它性能影響很

19、小。球晶尺寸的降低和結(jié)晶度的增加賦予了制品良好的機械性能，提高了剛性和抗沖擊性3?；瘜W(xué)改性方法化學(xué)改性是指通過交聯(lián)劑等進行交聯(lián)；或是通過嵌段和接枝共聚，在聚丙烯大分子鏈中引入其他組分；或是通過發(fā)泡劑等進行改性，由此賦予聚丙烯優(yōu)良的耐熱性，較高的抗沖擊性能和抗老化性。常用化學(xué)改性手段包括交聯(lián)改性、共聚改性、降解改性和接枝改性等。具體如，與極性單體馬來酸酐、丙烯酸等接枝來改善粘結(jié)性和著色性與乙烯共聚生成乙丙共聚物以增加透明性，提高韌性和抗沖擊強度加入引發(fā)劑或輻照產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)，提高聚丙烯的耐熱性能和力學(xué)性能。1.4填充母料的制備技術(shù)填充母料可以綜合均衡聚合物組分的性能，取長補短，消除各單一聚合物組分

20、性能上的弱點， 獲得綜合性能較為理想的聚合物材料。因而在塑料制品成型加工中，加入一定比例的填充母料， 不僅能顯著地改善塑料的加工性能和使用性能， 而且還能降低成本， 節(jié)約樹脂， 節(jié)約能源， 提高生產(chǎn)率和商品價值。發(fā)達國家利用各種母料已占塑料制品耗料總量的 40% 以上。隨著塑料工業(yè)的迅速成長， 填充母料在塑料加工方面的消耗量已經(jīng)發(fā)生長期而穩(wěn)定的增長狀態(tài)。 因此， 有必要研究開發(fā)這類產(chǎn)品， 從而達到增加塑料制品產(chǎn)量， 擴大應(yīng)用范圍的目的。無機粒子填充改性塑料， 常用的工藝方法有兩種 : 一次造粒法和母粒法。一次造粒法， 即無機粒子進行 (或不進行 )表面處理后， 與樹脂粉料或粒料等一次混料后擠出

21、、造粒， 所得的改性粒子直接用于成型各種制品 ;母粒法， 即無機粒子進行 (或不進行 )表面處理后， 與樹脂、助劑等按配方比例加入高速混合機中， 高溫攪拌數(shù)分鐘， 出料， 再在開煉機上進行混煉、 拉片， 然后粉碎成顆粒即得到母粒。母粒與樹脂物理摻混后即可用于成型制品。硅灰石作為一種無機填料，其被填充用于改性塑料的方法，無外乎上述兩種 9。填充母料結(jié)構(gòu)模型填充母料的理想結(jié)構(gòu)模型可用圖1-2 來表示。它由四個基本部分組成，在這基本微粒單元中，填料核主要起到增容、提高剛性、降低成本等作用。偶聯(lián)層主要是由對核和樹脂同時起到化學(xué)和物理作用的偶聯(lián)劑以及少量交聯(lián)劑組成，它可以改善填料與樹脂間的結(jié)合力.分散層

22、主要是由一些低聚物及分散劑構(gòu)成，它的作用是能使處理好的粉末狀填料在母料造粒過程中較好、較多地與增混劑混合并造成粒，同時對改善填充母料與樹脂體系的流動性，避免無機填料團聚，提高制品表面光潔度和手感等方面起到關(guān)鍵的作用。增混層主要是由與要填充的樹脂有很好的相容性，有一定的力學(xué)性能的樹脂和(或 )具有一定的雙鍵的共聚物構(gòu)成。由于這一層的量比較大， 它直接與要填充的樹脂接觸、混容，因此對體系的力學(xué)性能影響較大 .根據(jù)這個結(jié)構(gòu)模型，可設(shè)計填充母料的生產(chǎn)工藝及配方 5。圖 1-2 理想填充母料結(jié)構(gòu)模型填充母料配方設(shè)計由上述結(jié)構(gòu)模型可知，填充母料除主體部分填料外，還有載體樹脂、偶聯(lián)劑、分散劑及改性劑等等，在

23、配方設(shè)計時都應(yīng)加以考慮，現(xiàn)分別介紹如下。填料核目前我國塑料填料除主要使用 CaCO 3 外，還使用滑石粉、高嶺土、硅灰石、云母、粉煤灰及木粉等 4。1）碳酸鈣：碳酸鈣因其價格低廉、無毒無味、色澤白并易著色、硬度低、化學(xué)穩(wěn)定、易干燥等多種優(yōu)點成為使用最為廣泛， 用量最大的塑料填充材料。 依據(jù)視密度 (gmL)不同，分為重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣。采用天然礦石經(jīng)粉碎研磨而成的為重質(zhì)碳酸鈣;以石灰石為原料經(jīng)鍛燒、 消化、重新碳酸化等化學(xué)過程而制成的碳酸鈣其堆積體積較大，稱之為輕質(zhì)碳酸鈣 6。碳酸鈣價格低廉、來源豐富、無毒、無刺激性氣味、白度好而折射率低、易于著色、粒度分布均勻、能增進塑料色澤、改進染色性

24、。2）滑石：滑石很容易經(jīng)破碎研磨加工成粉末，滑石硬度低，做為填料在加工時對塑料成型設(shè)備和模具磨損輕;滑石粉呈片狀，有利于提高所填充基體材料的剛性和耐熱性;滑石粉對波長 725m 的紅外線具有阻隔作用，此外滑石粉填充的塑料其加工流動性好，相對于其它填料，同樣條件下滑石粉填充的塑料更易于加工。3）云母：云母經(jīng)干法或濕法粉碎后可用做塑料填料其晶形是片狀的，其徑厚比較大，如能在填充塑料加工時保持其較高的徑厚比，則填充塑料的增強效果將十分顯著。云母粉主要用來提高塑料制品的剛性和耐熱性，云母粉填充的塑料其尺寸穩(wěn)定性好、成型收縮率減小。云母粉另一主要特點是對725m 波長的紅外光有良好的阻隔作用，超過具有同

25、類功能的高嶺土和滑石粉。4）高嶺土：在塑料中使用高嶺土主要是經(jīng)鍛燒的高嶺土，用于提高塑料的絕緣強度。經(jīng)低溫緞燒的電性能最佳 ;高溫鍛燒可獲得顏色較白的產(chǎn)品。如同云母粉和滑石粉一樣，高嶺土對 725 m 波長的紅外線也有阻隔作用，而且由于高嶺土的阻隔能力接近云母而價格適中。5）硅灰石：硅灰石屬三斜晶系晶針狀結(jié)構(gòu)，經(jīng)恰當(dāng)?shù)姆鬯楣に嚕漕w粒的長徑比達15:1 以上，如果在粉碎時硅灰石的針狀結(jié)構(gòu)被破壞，硅灰石粉填充塑料的優(yōu)越性就很難顯現(xiàn)出來。硅灰石粉作為填料在塑料中的作用主要是用來提高拉伸強度和撓曲強度。在玻璃纖維增強塑料中能代替價格較貴的玻璃纖維。另一方面硅灰石粉填充的塑料吸水性顯著降低，這一特點可

26、以改進吸水性較強的尼龍制品在潮濕環(huán)境下因吸水導(dǎo)致強度和模量下降的缺點。硅灰石粉填料已在塑料中應(yīng)用，但從數(shù)量上看并不多，這主要是因為多數(shù)硅灰石粉在塑料加工的溫度下顏色變灰以及較高的長徑比很難在機械力作用下保持下來等原因。6）硅玻璃纖維：玻纖具有遠高于高分子材料的拉伸強度，一也高于碳鋼、鋁合金或合金結(jié)構(gòu)鋼的拉伸強度，同時玻纖是典型的彈性體，拉伸時伸長形變與應(yīng)力成正比，一旦去除應(yīng)力，其形變可完全恢復(fù)，具有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性。玻纖還具有良好的耐熱性和優(yōu)良的電絕緣性能。7）氫氧化鎂和氫氧化鋁：氫氧化鎂和氫氧化鋁填充到塑料中可兼具填充、阻燃和消煙三種作用。鎂或鋁的氫氧化物加人到塑料中，一旦處于燃燒狀態(tài)，它們

27、將吸收一部分燃燒熱、延緩或阻止高分子材料進一步熱分解，同時釋放出的水形成蒸氣稀釋了可燃性物質(zhì)，分解產(chǎn)物為不燃的氧化鎂或氧化鋁，沉積在高分子材料的表面上起到隔絕空氣的作用，從而達到阻燃的目的。8）其他：隨著非金屬礦工業(yè)的發(fā)展，越來越多的礦物被開采和投放進入市場，也必然要在塑料用填料市場中占有一席之地，除前面提到的絹云母之外還有伊利石、粉石英、硅土、葉蠟石、硅藻土、沸石、蛙石、重晶石等等。這些非金屬礦物加工成粉末后原則上都可以用作塑料的填料，但由于價格、色澤、物理或兒何特征等原因、無論在應(yīng)用的范圍上和應(yīng)用的數(shù)量上都還不能與碳酸鈣、滑石粉相比。我們期待著眾多的非金屬礦物依據(jù)自身的特色在塑料填料家族中

28、占據(jù)自已的一席之地。偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑按化學(xué)結(jié)構(gòu)一般可分為 :硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑及其他類偶聯(lián)劑。一般來說，偶聯(lián)劑兩端的官能團分別與填料的分散相和基質(zhì)聚合物進行反應(yīng)。因填料不同，偶聯(lián)效果差別很大，例如硅烷偶聯(lián)劑對于二氧化硅、三氧化二鋁、玻璃纖維、陶土、硅酸鹽、碳化硅等有顯著效果，對滑石粉、粘土、氫氧化鋁、硅灰石、鐵粉、氧化鋁等效果稍差些，對石棉、二氧化鈦、三氧化二鐵等效果不太大，對碳酸鈣、石墨、炭黑、硫酸鋇、硫酸鈣等效果很小。表面具有硅醇基的填料，硅烷偶聯(lián)劑的偶聯(lián)效果大，而對于鈣、鎂、鋇的碳酸鹽、硫酸鹽、亞硫酸鹽等，硅烷偶聯(lián)劑的偶聯(lián)效果則不太明顯。若用二氧化硅的水溶膠處理沒有硅醇基的填料粒子表面

29、，然后再使用硅烷偶聯(lián)劑，此時就會產(chǎn)生較好的偶聯(lián)效果，這種處理方法被稱為雙涂層法。鈦酸酯偶聯(lián)劑及鋁酸酯偶聯(lián)劑均能處理填料的表面，只是處理的效果各有一定的針對性。如鈦酸酯偶聯(lián)劑處理效果比較好的填料有碳酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈣、亞硫酸鈣、氫氧化鋁、氫氧化鎂、硅酸鈣、硅酸鋁、鈦白粉、石棉、氧化鋁、三氧化二鐵、氧化鉛、鐵酸鹽等 ;處理效果稍次的填料有云母、二氧化硅、氧化鎂、氧化鈣等;處理效果較差的填料有滑石粉、 炭黑、木粉 ;幾乎沒有效果的有石墨、 磁粉、陶土、一般顏料等。不過也要根據(jù)偶聯(lián)劑的具體品種、牌號、用量等再確定。分散劑一個優(yōu)良的分散劑應(yīng)滿足以下要求:分散性能好，防止填料粒子之間相互聚集;與樹脂、填

30、料有適當(dāng)?shù)南嗳菪?熱穩(wěn)定性良好 ;成型加工時的流動性好;不引起顏色飄移;不影響制品的性能 ;無毒、價廉。分散劑的用量一般為母料質(zhì)量的 5% 。1） 石蠟類：液體石蠟：凝固點 -15-35，在擠出和注射成型加工時， 與樹脂的相容性較差，添加量一般為 0.3%0.5% ，過多時，反而使加工性能變壞。微晶石蠟:由石油煉制過程中得到，其相對分子質(zhì)量較大，且有許多異構(gòu)體，熔點6590，潤滑性和熱穩(wěn)定性好，但分散性較差，用量一般為0.1%0.2% ，最好與硬脂酸丁酯、高級脂肪酸并用。2）金屬皂類：高級脂肪酸的金屬鹽類，稱為金屬皂，如：硬脂酸鋇(BaSt)適用于多種塑料，用量為 0.5% 左右；硬脂酸鋅 (

31、ZnSt)適于聚烯烴等，用量為0.3% ；硬脂酸鈣 (CaSt)適于通用塑料，外潤滑用，用量0.2%1.5% 。3）低分子蠟類：常用的聚乙烯蠟平均相對分子質(zhì)量為1 5004 000，其軟化點為 102;其他規(guī)格的聚乙烯蠟平均相對分子質(zhì)量為10 00020 000，其軟化點為 106;氧化聚乙烯蠟的長鏈分子上帶有一定量的酯基或皂基，因而對PVC 、PE、PP、 ABS 的內(nèi)外潤滑作用比較平衡，效果較好，其透明性也好。增混物增混物也叫作載體樹脂，以軟化點低，包覆填料效果好的無規(guī)聚丙烯最為常用，其他還有 LDPE 、HDPE 、LLDPE 、PS、 CPE、EVA 等，有時也可選用上述樹脂的共混物，

32、如 LDPE 和 LLDPE 的共混物。若母料用于PVC 樹脂，選擇 -甲基苯乙烯的低聚物 (AMS) 樹脂作為母料載體，填充效果較好。此外，用無水馬來酸酐接枝聚乙烯、聚丙烯等效果也很好。增混物用量為母料質(zhì)量的15%30% 。1.5粉體表面的活化處理無機粉體粒子為極性，而樹脂為非極性，二者難以相容。要想使無機粒子均勻地分布到樹脂中，并能與樹脂的分子鏈產(chǎn)生較強的親合力，必須對無機粒子表面進行活化處理。目前所用活化劑有表面活性劑，如硬脂酸:偶聯(lián)劑，如硅烷偶聯(lián)劑、欽酸醋偶聯(lián)劑、鋁酸醋偶聯(lián)劑、酸式亞磷酸醋偶聯(lián)劑、稀土偶聯(lián)劑和鋁欽復(fù)合偶聯(lián)劑等;高分子處理劑如聚烯烴馬來酸醉接枝共聚物等。其中用的最多的是鋁

33、酸醋偶聯(lián)劑和鋁欽復(fù)合偶聯(lián)劑。其用量一般為無機粉體質(zhì)量的1.2%2% 。無機粉體的粒徑越小，比表面越大，偶聯(lián)劑的用量也就越多。表面處理一般采用干法，即在高攪機內(nèi)用偶聯(lián)劑對無機粉體進行表面包覆處理。由于偶聯(lián)劑都屬于醋類化合物，遇水易水解而失效，所以在表面包裹之前，無機粉體一定要干燥，具體作法是在未加人偶聯(lián)劑之前，先將無機粉體在高攪機內(nèi)，高速攪拌數(shù)分鐘，溫度升高可達 80 90，此時無機粉體中小量的水份大部分可以除去。為了使小量的偶聯(lián)劑能將每一個無機粒子充分包裹?？梢酝ㄟ^加熱將偶聯(lián)劑溶于白油中成粘稠狀液體后，再加人高攪機內(nèi)。這種表面處理效果比單純用偶聯(lián)劑好。白油在后續(xù)造粒過程中可以起到潤滑劑的作用。

34、無機粉體表面活化處理技術(shù)近年來又有新的進展，應(yīng)用效果比較好的有兩種。一種是采用新型活化劑，該活化劑有別于傳統(tǒng)的表面活性劑或偶聯(lián)劑，也不同于高分子處理劑。新型活化劑的分子量介于二者之間，分子中含有高活性反應(yīng)基團，活化劑是以化學(xué)鍵的方式牢固地包彼在無機粉粒子表面，活化劑分子的剩余部分為非極性長的飽和碳鏈， 以較大的接觸面積與樹脂的分子鏈之間形成強的范德華親合力，從而使無機粉體填充量較大的情況下，復(fù)合材料仍具有較好的力學(xué)性能。另一種新的表面活化處理技術(shù)，是采用雙包膜方法，即將用偶聯(lián)劑處理后的無機粉體，再用一種能與偶聯(lián)劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活化劑進行二次包膜處理。該技術(shù)的特點是 :在使無機粉體與樹脂之間形成

35、較強結(jié)合力的同時， 由于所用的二次包膜活化劑的結(jié)構(gòu)特征，可以在無機粒子表面形成一層彈性膜，當(dāng)復(fù)合材料受到外力沖擊時，由于彈性膜的緩沖作用，可使應(yīng)力得以分散。所以采用該技術(shù)處理無機粉體所制得的復(fù)合材料具有顯著的補強增韌功能。無機粉體表面活化處理技術(shù)對復(fù)合材料的力學(xué)性能影響非常之大。由于新型活化劑和新的表面活化處理技術(shù)的應(yīng)用，為無機粉體填充改性塑料向著多品種、多功能和高性能方向發(fā)展創(chuàng)造了條件7, 8。劉楓閣等人研究表明，母粒法與一次造粒法制得的硅灰石PP 填充體系性能相差不大。但由于母粒法使得硅灰石粉分散均勻，故在強度和剛度上比一次造粒法為佳。其研究還表明， 母粒與 PP 粒料物理摻混后直接注射試

36、樣與再進行二次造粒法所得試樣的缺口沖擊強度相差不大，故為簡化工藝、節(jié)省成本，生產(chǎn)中可采取母粒與 PP 粒料物理摻混后直接使用的方法。無機粒子表面處理與否以及所采用的處理方法，對填充復(fù)合塑料性能有重大的影響。有人研究表明， 以硅烷偶聯(lián)劑處理的硅灰石用PP 體系，拉伸強度、彎曲強度和彈性模量皆比未處理的填充體系高，而沖擊強度則略低。 朱靜安等人問發(fā)現(xiàn)，經(jīng)偶聯(lián)劑處理硅灰石用P P填充體系的熔體粘度， 都較相應(yīng)未處理體系的熔體粘度低。按使熔體粘度降低的效果將偶聯(lián)劑排序，依次是硅烷類 (KH550 、KH570 ) 、氯化石蠟?？梢?，鈦酸醋、鋁酸醋等醋類的效果最佳，認為這是由于長鏈烴基在硅灰石粒子表面形成單