透閃石表面改性

/目錄TOＣ\o"1-3＂\f摘要?PＡGEREF_Toc162671Absｔrａct?PAＧEREF_Ｔoc１９62４21緒論?PＡGEREF_Toc2６78531.１透閃石的基本性質(zhì)?PAGEREF＿Toc1２091３１。２透閃石的研究現(xiàn)狀 PAGEREＦ_Ｔｏc78２331。３表面改性 PＡＧＥREＦ_Toc38６951．3．１粉體表面改性方法 PAＧERＥF＿Tｏｃ１075051。3。2粉體表面改性工藝?PAＧEREF_Toc２3３38５1．3.3表面改性劑?PAＧEREF_Toc112４261。3。4表面改性效果評(píng)價(jià)指標(biāo)?PAGERＥF＿Toc40４６71。4接枝反應(yīng)機(jī)理?PＡGEＲEＦ_Tｏc６376８1．5本課題的研究目的與意義 PAGEＲEＦ＿Tｏｃ311６69２實(shí)驗(yàn)?PAGＥRＥF_Toc２137４１０２。1實(shí)驗(yàn)原料?PAＧEREＦ_Ｔoｃ１623０102.1。１透閃石短纖維?ＰAGEREF_Tｏc163710２．1.2硅烷偶聯(lián)劑?ＰAGＥRＥF＿Tｏｃ283361０2。1。3鈦酸酯偶聯(lián)劑?PＡGEREＦ_Tｏc９６４４１02．１.４其他試劑 PＡGEＲEF_Toc3１24６10２.２主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器 PAGERＥF_Toc3０2２5112．3實(shí)驗(yàn)方法 ＰＡGEREF＿Toｃ９98０112。3。１透閃石松解預(yù)處理實(shí)驗(yàn) PAGＥREF_Toc133２８112.3。2松解透閃石短纖維 ＰAＧＥREF＿Toc16714１２２。3.3透閃石短纖維表面改性?ＰＡGＥＲEF_Toc1131２3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論?PAGＥＲEF＿Toc16８７２133.１活化度的測(cè)定 PAGERＥF＿Ｔoc983５133.2沉降體積?７4114３.3粘度?１２1６5163．4紅外光譜分析?PAGＥＲEF_Toｃ1926６1６３。5表面改性機(jī)理分析 ＰAＧEREＦ＿Ｔoc71３61７４結(jié)論 PAＧEREF_Toｃ1４４５219參考文獻(xiàn) ＰＡGEREF_Toc２460２0致謝 ＰAGＥREF_Tｏｃ2７36921

摘要透閃石是一種雙鏈硅酸鹽礦物，屬于單斜晶系,晶體呈長(zhǎng)柱狀、針狀，集合體為放射狀或纖維狀。透閃石的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)特征決定了其具有諸多特點(diǎn)，使其廣泛用于陶瓷、玻璃行業(yè),具有低溫?zé)?節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。此外，在涂料、造紙和橡膠生產(chǎn)方面,透閃石有填料的應(yīng)用,對(duì)于提高產(chǎn)品性能和降低生產(chǎn)成本發(fā)揮了重要作用。本文以硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑為改性劑，對(duì)透閃石短纖維進(jìn)行表面改性,使其表面有機(jī)化,以通過(guò)復(fù)合界面的化學(xué)鍵合作用,增強(qiáng)透閃石與有機(jī)高聚物的結(jié)合強(qiáng)度,提高透閃石填充有機(jī)高聚物的補(bǔ)強(qiáng)作用。本文比較了硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑對(duì)透閃石的改性效果,探索出較好的改性劑和合適的改性劑用量，實(shí)驗(yàn)表明：硅烷偶聯(lián)劑最佳用量為1。2％，這時(shí)改性后透閃石的活化度為92％，粘度較未改性的透閃石下降了52．9%；而鈦酸酯偶聯(lián)劑最佳用量為1。0%，這時(shí)改性后透閃石的活化度為90%,粘度較未改性透閃石下降了60。３%。關(guān)鍵詞：透閃石;纖維;表面改性；硅烷；鈦酸酯?ＡbstｒａｃｔＴremoliｔebeｌｏnｇｉｎgtｏthemoｎoclｉnicsyｓteｍ,isadｏuble—stｒandeｄsilicａt(yī)eｍinｅrals，ｃrｙsｔalelｏngateｄｃylindricａl,ｎeedle－liｋeaggregatｅsasａradialorfibrous。Tremolitecｈｅmiｃalcｏmｐositiｏnａndstｒucturalcｈaraｃterｉstｉcsｄeteｒmineｉtsmaｎyｃｈarａctｅｒisｔics,anｄitiswidelyusｅdinceramicｓ,glａssindustｒｙ,ｗithaloｗtｅｍperatｕrefiｒing,ｔheadvanｔagesｏfenｅrgysａｖing．Inaddition，ｉtｉsapplicateｄinpaiｎt,paｐerandrubberproducｔｉoｎasfｉｌler,pｌayingaｎimpｏrｔanｔrolefoｒｉmproviｎgｐrodｕcｔpeｒformaｎcｅandreducｉｎｇprｏｄuｃｔiｏｎｃosｔs．Ｔhｉｓpaｐeruｓesｉlanｅcouｐlingagenｔaｎdｔｉtanateｃｏuplｉnｇageｎttomodifｙthetheｔremｏlｉtesｈoｒtfibｅｒsurfaｃe，maｋiｎgitorｇanic，theｒeｂyenhaｎcｉnｇtheadheｓioｎofｔremoｌｉteａnｄoｒganicpolyｍertoiｍproｖethethereinforcingｅfｆｅctoftｒemoｌｉtｅｆiｌlingtｈeｏrganicｐoｌymer．Ｔｈiｓpaperｃｏmｐａrestheeffectofsilａｎecｏuplingａgenｔanｄｔｉtanaｔｅｃouｐｌingagentoｎthemodｉfieｄtremoｌｉte,ｔoexpｌoｒeａbｅttermｏdifierａndｔhｅapｐｒopriateamountofmodiｆier，ｔheeｘpｅrｉmenｔsshｏｗtｈat:theoptimumａmouｎtofｓｉlaｎｅｃｏuplingagｅntis1.2％，ａｎdthemｏｄiｆieｄtｒｅｍoliteactivationdeｇreｅｉs92%,thevｉscositydecreaｓｅsby52。9％ｃomparｅdｔｏｔheｕnmｏdifiedtremolite；ｔheoｐｔｉｍumａｍountｏｆtｉtanatecｏuｐlingagentiｓ1.0%，anｄtｈｅｍｏｄifiedtrｅmｏliteactivatiｏndeｇreeｉｓ90％，thｅviscoｓityｄecreasesby6０。3％comｐaｒedtoｔhｅuｎmｏdｉfieｄｔreｍoｌite。KeyWｏrdｓ：tｒeｍｏlｉｔe；ｆibrｅ；sｉｌanecｏupliｎｇａgeｎｔ；titａnatecoupｌiｎgaｇent?1緒論透閃石作為一種鈣鎂硅酸鹽礦物,隨著人們對(duì)透閃石研究的深入，其地位發(fā)生了巨大轉(zhuǎn)變,已經(jīng)從曾經(jīng)的“廢石”成為如今重要的礦產(chǎn)資源。透閃石廣泛用于玻璃，陶瓷[1－2］的低溫?zé)傻脑?同時(shí)作為一種重要的填料填充到有機(jī)高聚物中，發(fā)揮了重要作用。1。1透閃石的基本性質(zhì)透閃石，是雙鏈硅酸鹽礦物，屬于單斜晶系，晶體呈長(zhǎng)柱狀、針狀,集合體為放射狀或纖維狀。如圖１—１所示[3］。其化學(xué)式為Ca2Ｍg5［Ｓi８O２2]（ＯH）２,理論組成為ＣaＯ=13.8％,MgO=24。６％，SｉO2=5８．８%，Ｈ2Ｏ=２。8%，并含有Cｒ、Mn、V等雜質(zhì)。透閃石外觀呈白色或淡灰色,有玻璃光澤，纖維狀的集合體呈絲絹光澤.莫氏硬度為5。5~６．０，性脆,相對(duì)密度為２.9~3。0。圖1—１透閃石雙鏈[SｉO4］4－四面體結(jié)構(gòu)1。2透閃石的研究現(xiàn)狀在我國(guó)透閃石礦物資源豐富，分布非常廣泛，主要產(chǎn)于湖北、江西、山東、吉林、河北、黑龍江等省，目前最常用的是湖北、湖南、山西、江西等地的低鐵透閃石［１］。長(zhǎng)期以來(lái)，透閃石僅作為造巖礦物,未作為礦產(chǎn)資源對(duì)待。由于透閃石呈針狀、柱狀晶體，結(jié)合體呈放射狀或纖維狀,發(fā)育｛１10｝解理,20世紀(jì)下半葉，成為材料工業(yè)的一種重要礦產(chǎn)資源，主要用于陶瓷、玻璃的低溫?zé)傻墓?jié)能添加材料[4]。透閃石的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)特征決定了其具有如下特點(diǎn)：干燥與收縮率低，熱穩(wěn)定性好，燒成溫度低、周期短，膨脹率低且呈線性膨脹;產(chǎn)品吸水率低，機(jī)械強(qiáng)度高,使用壽命長(zhǎng)[4］。根據(jù)黃惠寧等人關(guān)于透閃石在低溫快燒釉面磚中的研究［5]，透閃石在坯料發(fā)揮了以下幾點(diǎn)作用：（1)透閃石柱狀纖維結(jié)構(gòu)有助于生坯迅速脫水,減少生坯的干燥時(shí)間，同時(shí)提高生坯強(qiáng)度；(2）透閃石與原料之一的高嶺石反應(yīng)生成鈣長(zhǎng)石,此反應(yīng)溫度低、時(shí)間長(zhǎng)，收縮小，有助于速坯降低燒成溫度和縮短燒成時(shí)間，保證素坯尺寸均勻;素?zé)^(guò)程中生成的斜頑輝石和殘留的透閃石有助于使素坯高強(qiáng)化；由于鈣長(zhǎng)石、透閃石和斜頑輝石吸濕性小,所以該素坯的吸濕膨脹??；（3)素?zé)^(guò)程新成相鈣長(zhǎng)石、斜頑輝石及殘留相透閃石膨脹系數(shù)小，所以可以進(jìn)行急冷，縮短冷卻周期;(４)透閃石與高嶺石、三水鋁石反應(yīng)，有助于提高生坯強(qiáng)度。因此,透閃石可廣泛用于陶瓷、玻璃行業(yè)，具有低溫?zé)?、?jié)能等優(yōu)點(diǎn)，是一種較為理想的節(jié)能材料.此外,透閃石還可以作為填料加入到紙張[6]、硬質(zhì)ＰVＣ［７］、聚丙烯［8]、環(huán)氧樹(shù)脂［9]等高分子材料［1０-11]中，對(duì)于提高產(chǎn)品性能和降低生產(chǎn)成本發(fā)揮了重要作用。礦物填充樹(shù)脂已在塑料工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。目前，常用的礦物填充料輕質(zhì)碳酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣、滑石、云母、硅灰石等，而透閃石作為塑料填料的應(yīng)用尚未提到日程上.實(shí)際上,透閃石也是一種很有前景的塑料工業(yè)填料。因?yàn)橥搁W石的理論長(zhǎng)徑比為２４:1,大于硅灰石長(zhǎng)徑比(15:1），理論上它對(duì)填充系統(tǒng)有增強(qiáng)作用,且透閃石的線性膨脹系數(shù)小,含鐵量低,有利于塑料性能的改善。前人對(duì)透閃石填充聚丙烯(PP）復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行了研究,指出透閃石對(duì)PP彎曲強(qiáng)度改善突出，表現(xiàn)出了明顯的增強(qiáng)作用，其填充效果已接近相同填充量的短波纖維增強(qiáng)PP材料[12］.此外,鄭亞萍等研究了表面經(jīng)改性的透閃石填充環(huán)氧樹(shù)脂［6].該研究用十二烷基季銨鹽對(duì)透閃石進(jìn)行表面改性，得到有機(jī)透閃石，再將其填充到環(huán)氧樹(shù)脂中，研究其填充效果.研究得出，有機(jī)透閃石的加入使復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度得以大幅度提高.有機(jī)透閃石均勻地分散于基體之中，當(dāng)基體收到?jīng)_擊時(shí)，粒子與基體之間產(chǎn)生微裂紋；同時(shí)粒子之間的基體也產(chǎn)生塑性變形，吸收沖擊能,從而達(dá)到增韌的效果。該研究也得出，復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量比純樹(shù)脂高，而且隨著含量的增加,儲(chǔ)能模量提高的幅度有所不同,說(shuō)明有機(jī)透閃石復(fù)合材料比純樹(shù)脂具有較高的剛性和抗變形能力。這是因?yàn)橛袡C(jī)透閃石具有較高的表面能和很大的化學(xué)活性，對(duì)臨界的原子或分子存在強(qiáng)烈的物理吸附作用，使得有機(jī)透閃石與環(huán)氧樹(shù)脂分子之間存在很強(qiáng)的分子間力，限制了高分子運(yùn)動(dòng)。聚合物包覆的無(wú)機(jī)粒子，除了作為填料提高塑料、橡膠等材料的力學(xué)性能外，還可通過(guò)粒子及聚合物的的選擇而賦予材料某種特殊性能。因此,在其他方面也有廣泛的應(yīng)用,例如,在具有磁性的金屬或金屬氧化物或合金外包覆聚合物層，在聚合物層又偶合了特殊的有機(jī)官能團(tuán)或生物化學(xué)分子，諸如酶、抗體、抗原等，在生物體內(nèi)直接到達(dá)指定部位后進(jìn)行各種生化反應(yīng),實(shí)現(xiàn)分子或細(xì)胞分離,藥物靶向釋放等；另外一種應(yīng)用是顏料，主要是應(yīng)用在化妝品、墨水、涂料等，尤其是在涂料方面。由于比傳統(tǒng)的油性涂料污染少，且易于施工，水性涂料正愈來(lái)愈受到重視。如果要使得所成涂膜具有良好的反光、散射光效果,就必須保證顏料和填料的尺寸均一,且合理分布，聚合物包覆后，粒子與有機(jī)基體的相容性增加，避免成膜過(guò)程中的顏料和填料的聚集。此外,膜的表面光澤、耐候性、耐劃性、透氣性、顏色穩(wěn)定性都得到提高。無(wú)機(jī)/有機(jī)復(fù)合材料之所以引起愈來(lái)愈多的關(guān)注，是因?yàn)檫@種材料有效的將有機(jī)材料的性能與無(wú)機(jī)材料的結(jié)合起來(lái),這就提供了制備無(wú)窮多的新材料的方法，所得材料的性能可能是已知，也可能是未知的。將無(wú)機(jī)填料引入聚合物,可以提高聚合物材料的某些性能，例如，力學(xué)性能、耐熱性能等，另外也可以通過(guò)用廉價(jià)的填料取代昂貴的聚合物,來(lái)有效的降低制品的成本.因此，無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合材料體系得到了廣泛研究。一般是無(wú)機(jī)纖維或粉體填料增強(qiáng)聚合物。由于無(wú)機(jī)材料的界面能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于有機(jī)聚合物基體，防礙了二者之間的接觸與潤(rùn)濕,為了提高界面性能，對(duì)無(wú)機(jī)增強(qiáng)體的表面處理是必不可少的。1．3表面改性1.3.1粉體表面改性方法根據(jù)粉體改性方法分類,表面改性方法大致包括以下6種：表面物理包覆、表面化學(xué)包覆、沉淀反應(yīng)方法、機(jī)械力化學(xué)改性法、外膜層改性、高能量表面改性等［１3］。①表面物理包覆利用表面活性劑使有機(jī)、無(wú)機(jī)等新物質(zhì)覆蓋于粉體粒子表面,達(dá)到表面改性的目的。②表面化學(xué)包覆利用化學(xué)反應(yīng)使有機(jī)分子、無(wú)機(jī)分子在粉體表面吸附或?qū)︻w粒進(jìn)行包覆,從而賦予粉體粒子表面新的功能.③沉淀反應(yīng)方法通過(guò)無(wú)機(jī)化合物在顆粒表面的沉淀反應(yīng)，在顆粒表面形成一層或多層“膜"，從而達(dá)到改善粉體表面性質(zhì)的目的.④機(jī)械力化學(xué)改性通過(guò)粉碎、研磨等方法增強(qiáng)粒子的表面活性，使分子晶格發(fā)生位移（表面無(wú)定形化），改善顆粒表面的化學(xué)吸附形式和反應(yīng)活性等。通過(guò)機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)，激活了粉體表面,提高了顆粒與其他無(wú)機(jī)物或有機(jī)物的作用活性,達(dá)到表面改性的目的。⑤外膜層改性即膠囊式改性,在粒子表面包上一層其他物質(zhì)的膜，使粒子表面性能發(fā)生改變。與物理涂覆改性不同的是，表面的膜是均勻且有一定厚度的.⑥高能量表面改性利用紫外線、紅外線、等離子體束射線、電暈放電等方法對(duì)粉體進(jìn)行表面改性。1.3.2粉體表面改性工藝根據(jù)粉體表面改性的工藝分類,表面改性分為干法工藝和、濕法工藝和復(fù)合工藝[8］.①干法工藝是將干燥的粉體與改性劑蒸氣接觸,并進(jìn)行氣相反應(yīng),無(wú)機(jī)粉體的表面物理涂覆、化學(xué)涂覆、機(jī)械力化學(xué)和部分膠囊化改性常采用這種工藝。②濕法工藝是將粉體與溶于有機(jī)溶劑所得的改性劑溶液充分混合后加熱回流，使改性劑與粉體表面在液相中反應(yīng)。使用無(wú)機(jī)表面改性劑的沉淀反應(yīng)和包覆改性一般采用這種工藝。③復(fù)合工藝是將幾種改性方法一起使用的復(fù)合工藝,如機(jī)械力化學(xué)與表面化學(xué)包覆改性、干燥與表面化學(xué)包覆改性、沉淀反應(yīng)與表面化學(xué)包覆改性等。１.3.3表面改性劑對(duì)于表面改性劑，根據(jù)表面改性劑與顆粒表面之間有無(wú)化學(xué)反應(yīng)，可分為表面物理吸附、包覆改性和表面化學(xué)改性;根據(jù)表面改性劑的不同，大體可分為表面活性劑、偶聯(lián)劑改性和錨固聚合改性[8］.①表面物理吸附。包覆改性、表面物理吸附、包覆改性是指兩組分之間除了范德華力、氫鍵的相互作用外，不存在離子鍵或共價(jià)鍵的作用.按工藝的不同,主要有以下幾種。第一種是單體吸附包覆聚合改性.這種方法要求單體與顆粒之間有較強(qiáng)的相互作用，首先是將單體吸附到顆粒的表面，然后引發(fā)單體聚合。采用這種方法同樣可在顆粒表面包覆一層聚合物膜。此外,利用低分子表面活性劑具有在粒子表面形成雙層膠束的能力，也可以將單體包溶在膠束中引發(fā)聚合，達(dá)到顆粒表面改性的目的.第二種是通過(guò)溶液或熔體中聚合物沉積，吸附到顆粒表面包覆改性。在顆粒懸浮液中加入聚合體,聚合物通過(guò)靜電作用、范德華力（有些還存在氫鍵）吸附到粒子表面，排除溶劑后即可形成有機(jī)物膜。例如,SiO2或硅酸鹽表面的硅醇基,可吸附許多中極性(如PS）和高極性的均聚物或高聚物。第三種是粉體—粉體包覆改性。此法是根據(jù)不同粒子熔點(diǎn)的差異，通過(guò)加熱使熔點(diǎn)較低的粒子先軟化，或者是使小粒子先軟化而包覆與大粒子的表面，或者使小粒子嵌入到軟化的大粒子表面而達(dá)到改性的目的。如將100nｍ的ZrO2粒子與3～２0nm的聚酰胺粒子混合，因摩擦發(fā)熱使酰胺粒子的表面先軟化，加以適當(dāng)?shù)碾x心力,即可使ZrO2粒子牢固地嵌入到聚酰胺粒子的表面，這樣就可以利用ＺrO2對(duì)紫外線和紅外線的高反射特性，來(lái)制備防曬等用途的化妝品。②表面化學(xué)改性是使表面改性劑與粒子表面的一些基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),以此達(dá)到改性的目的.如許多無(wú)機(jī)非金屬粒子都容易吸附水分，從而使其表面帶一些親水的羥基等活性基團(tuán),這些活性基團(tuán)就可以與一些表面改性劑發(fā)生反應(yīng)。依據(jù)表面改性劑與粒子表面化學(xué)反應(yīng)的不同，可以分為一下幾種。第一種是偶聯(lián)劑表面覆蓋改性.這是利用偶聯(lián)劑分子與粉體填料表面進(jìn)行某種化學(xué)反應(yīng)的特性,將偶聯(lián)劑均勻地覆蓋在粒子的表面，從而賦予粒子表面新的性質(zhì)的一種方法.常用的偶聯(lián)劑有硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯類偶聯(lián)劑、鋁酸酯類偶聯(lián)劑、硬脂酸有機(jī)硅等。硅烷偶聯(lián)劑是由硅氯仿（HSiCｌ）和帶有反應(yīng)性基團(tuán)的不飽和烴烯在鉑氯酸催化下加成，再經(jīng)醇解而得.它實(shí)質(zhì)上是一類具有有機(jī)官能團(tuán)的硅烷，在其分子中同時(shí)具有能和無(wú)機(jī)質(zhì)材料（如玻璃、硅砂、金屬等）化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團(tuán)及有機(jī)質(zhì)材料（合成樹(shù)脂)等化學(xué)結(jié)合反應(yīng)基團(tuán)。硅烷偶聯(lián)劑通式為Y(CH2)nSiX3，其中，n＝０~3，Ｘ—可水解的官能團(tuán)，Y—有機(jī)官能團(tuán),能與樹(shù)脂起反應(yīng).X通常是氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基等，這些基團(tuán)水解時(shí)即生成硅醇（Si(OH)３),而與無(wú)機(jī)物質(zhì)結(jié)合,形成硅氧烷。Y是乙烯基、氨基、環(huán)氧基、甲基丙烯酰氧基、巰基或脲基。這些反應(yīng)基可與有機(jī)物質(zhì)反應(yīng)而結(jié)合.因此,通過(guò)使用硅烷偶聯(lián)劑,可在無(wú)機(jī)物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)的界面之間架起“分子橋”，把兩種性質(zhì)懸殊的材料連接在一起提高復(fù)合材料的性能和增加粘接強(qiáng)度的作用。雖然硅烷偶聯(lián)劑以單體還是低聚體形態(tài)與玻璃纖維反應(yīng)的問(wèn)題尚未定論，但有一點(diǎn)已經(jīng)清楚,即硅烷與玻璃纖維間形成的Ｓi—ＯH鍵愈多，則結(jié)合愈牢。硅烷偶聯(lián)劑對(duì)玻璃纖維的黏結(jié)能力，隨碳官能團(tuán)數(shù)的增加而減弱，其順序?yàn)閅３SiX<Y２ＳiX2<YＳiX3。這也是硅烷偶聯(lián)劑多使用ＹＳiX3的主要原因。此外，玻璃纖維經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理后，即由親水性轉(zhuǎn)變成憎水性（親有機(jī)性)，故能顯著改進(jìn)對(duì)有機(jī)樹(shù)脂的粘接。對(duì)于硅烷偶聯(lián)劑Ｙ中官能團(tuán)與有面樹(shù)脂的作用雖然化學(xué)鍵合與物理吸附過(guò)程共存，但一般變?yōu)榛瘜W(xué)鍵合是主要的。B。Arkｌｅs［16]對(duì)硅烷偶聯(lián)劑的作用過(guò)程提出了四步反應(yīng)模型，即：①與硅相連的3個(gè)X基水解，生成Si-ＯH；②Ｓi-ＯH之間脫水縮合成含Si－OH的低聚硅氧烷；③低聚物中的Sｉ－OH與基材表面上的ＯH形成氫鍵；④加熱固化過(guò)程中伴隨脫水反應(yīng)而與基材形成共價(jià)鍵連接.一般認(rèn)為,在界面上硅烷偶聯(lián)劑的硅與基材表面只有一個(gè)鍵合,剩下兩個(gè)Si—OH，或者與其他硅烷中的Sｉ—OH縮合，或者處于游離狀態(tài)。鈦酸酯偶聯(lián)劑通式為ROO（4—n）Ti（OＸ－R’Y）n(n=2，３),其中ＲＯ—是可水解的短鏈烷氧基，能與無(wú)機(jī)物表面羥基起反應(yīng)，從而達(dá)到化學(xué)偶聯(lián)的目的；OＸ－可以是羧基、烷氧基、磺酸基、磷基等，這些基團(tuán)很重要，決定鈦酸酯所具有的特殊功能,如磺酸基賦予有機(jī)物一定的觸變性；焦磷酰氧基有阻燃,防銹，和增強(qiáng)粘接的性能.第二種是粒子表面引發(fā)接枝聚合改性。這是通過(guò)各種途徑在粒子表面引入具有引發(fā)能力的活性種子(自由基陰離子或陰離子），引發(fā)單體在粒子表面聚合。如用等離子體或輻射等方法，是粒子表面的羥基產(chǎn)生具有引發(fā)能力的活性種子,通過(guò)這些活性種子引發(fā)單體聚合;或者在粒子表面偶聯(lián)上一些有機(jī)基團(tuán)(如-ＲOH、—RSH２、—RＳH等基團(tuán)）,通過(guò)氧化還原反應(yīng)或加熱使粒子表面產(chǎn)生自由基，引發(fā)單體聚合。此外，還有一種是活性聚合物與粒子表面的活性基團(tuán)反應(yīng)形成接枝。含有高活性基團(tuán)(如—NCO、—CＯＣl、-CＯOCl—等基團(tuán)）的聚合物很容易與預(yù)先鍵合在粒子表面的反應(yīng)性基團(tuán)（如—ＯH、-ＮH2等基團(tuán)）反應(yīng)產(chǎn)生接枝;反之,含有反應(yīng)性基團(tuán)的聚合物也可以與鍵合在表面的高活性基團(tuán)產(chǎn)生接枝。第三種是粒子表面的活性基團(tuán)與單體共聚。如用輕質(zhì)CaCＯ3的懸浮液與丙烯酸、丙烯酸丁酯和乙酸乙酯等接枝共聚改性,通過(guò)調(diào)節(jié)表面聚合改性單體的配比，進(jìn)而控制共聚物及其與無(wú)機(jī)粒子界面層的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),制成了無(wú)機(jī)含量高（約85％）的高性能材料。1．3。4表面改性效果評(píng)價(jià)指標(biāo)活化指數(shù)(或活化度）法超細(xì)粉體一般相對(duì)密度較大,而且表面呈極性狀態(tài)，在水中自然沉降。而有機(jī)表面改性劑是非水溶性有機(jī)物質(zhì)。經(jīng)表面改性后的超細(xì)粉體,表面由極性變?yōu)榉菢O性，對(duì)水呈現(xiàn)出較強(qiáng)的非浸潤(rùn)性。這種非浸潤(rùn)性的細(xì)小顆粒在水中如同油膜一樣漂浮不沉。根據(jù)這一現(xiàn)象,提出活化指數(shù)的概念，其含義如下式：活化指數(shù)=未經(jīng)改性的超細(xì)粉體活化指數(shù)為零，改性完全的超細(xì)粉體活化指數(shù)為1。采用活化指數(shù)法評(píng)價(jià)修飾效果的好壞，關(guān)鍵是測(cè)量方法和步驟，目前尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同的人測(cè)定同一樣品可能會(huì)得到不同的結(jié)果.分散率法極性較強(qiáng)的超細(xì)粉體，經(jīng)有機(jī)表面改性劑改性后由親水變?yōu)槭杷?，在水中由沉降變?yōu)槠?造成顆粒之間因不能潤(rùn)濕而難以分散,反之，則在非極性溶劑，如煤油、液體石蠟中因潤(rùn)濕良好而易于分散。因此，基于粉體表面經(jīng)有機(jī)改性后在非極性液體中的分散狀況,可以表征粉體表面的改性效果，這就是分散率表征法。同樣采用分散率法評(píng)價(jià)修飾效果的好壞,關(guān)鍵是測(cè)量方法和步驟,目前尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn).不同的人測(cè)定同一樣品可能會(huì)得到不同的結(jié)果。紅外光譜法紅外光譜法對(duì)粉體改性效果的表征主要集中在兩個(gè)方面,一方面是將原樣與修飾后樣品用同樣方法進(jìn)行紅外測(cè)試,若改性后樣品中出現(xiàn)明顯改性劑的特征吸收峰，說(shuō)明改性效果良好;另一方面是通過(guò)紅外光譜測(cè)試樣品特征吸收峰改性前后峰高或峰面積的變化，來(lái)表征改性效果。(4）浸潤(rùn)熱測(cè)定法分別測(cè)定修飾粉體和未修飾粉體在苯中的浸潤(rùn)熱,按下式計(jì)算粉體的修飾程度：Ｎ=×100％式中,H1為改性后粉體的浸潤(rùn)熱；H2為未改性粉體的浸潤(rùn)熱。N值越大，說(shuō)明改性效果越好。熱重分析法表面改性前后的粉體，在熱重分析儀內(nèi)以相同的速度升溫，其失重的數(shù)量和吸放熱的溫度范圍是不一樣的，并結(jié)合表面改性劑的物理特性,可以判斷出表面改性劑在粉體表面的吸附的方式，并計(jì)算出吸附量。1.4接枝反應(yīng)機(jī)理無(wú)機(jī)粒子表面接枝有機(jī)聚合物大致可分為兩種方式：即“接枝到(graｆｔinｇtｏ）”法和“由表面接枝（ｇraｆtiｎgｆroｍ）”法。具有活性端基基團(tuán)的聚合物通過(guò)化學(xué)鍵合作用“接枝到”無(wú)機(jī)納米粒子表面活性點(diǎn)形成聚合物層,反應(yīng)可在溶液中或熔融狀態(tài)下進(jìn)行,但隨著接枝反應(yīng)的進(jìn)行，由于空間位阻作用，已接枝到無(wú)機(jī)顆粒表面的聚合物鏈會(huì)屏蔽表面活性點(diǎn),使得更多的聚合物鏈難以繼續(xù)接枝.聚合物鏈越長(zhǎng)，空間位阻屏蔽作用越顯著.“由表面接技”法采用表面引發(fā)聚合反應(yīng)，首先在顆粒表面形成聚合反應(yīng)的引發(fā)點(diǎn)，接著引發(fā)聚合反應(yīng),原位形成聚合物層。因?yàn)樵诰酆衔飳拥男纬蛇^(guò)程中只有小分子量的單體靠近增長(zhǎng)鏈的鏈端，它有效克服了“接枝到”法中聚合物鏈靠近顆粒表面時(shí)的空間位阻障礙，因此可以形成高鍵合密度的集合物鏈層。在表面接枝反應(yīng)中，形成與顆粒牢固結(jié)合的、高密度的聚合引發(fā)點(diǎn)是關(guān)鍵。就反應(yīng)引發(fā)機(jī)理而言，可以是：表面引發(fā)一般的自由基聚合反應(yīng):過(guò)氧化物類和偶氮類引發(fā)劑是自由基聚合中最常用的兩種引發(fā)劑，因此對(duì)固載此類引發(fā)功能基的顆粒表面的接枝聚合研究的較多。過(guò)氧化物類引發(fā)劑特丁基過(guò)氧化氫、二異丙苯過(guò)氧化氫,可以直接與納米二氧化硅、二氧化鈦、鐵酸鹽表面的活性基因反應(yīng)而引入，引發(fā)甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈及乙烯基咔唑的表面接枝聚合[１８］。由于表面鍵合引發(fā)劑分解產(chǎn)生非鍵合自由基,非鍵合自由基引發(fā)聚合反應(yīng)，使得產(chǎn)生大量非鍵合自由基聚合物,并且鏈長(zhǎng)及聚合物層厚度難以精確控制［15］.1。５本課題的研究目的與意義透閃石是硅酸鹽結(jié)構(gòu)礦物，其纖維顆粒與有機(jī)高聚物之間因界面相容性差難以分散和形成化學(xué)鍵合，造成透閃石纖維填充有機(jī)高聚物的力學(xué)性能改善作用不明顯，甚至強(qiáng)度降低，因此需對(duì)其進(jìn)行表面改性處理。鄭水林等人研究的滑石／透閃石復(fù)合填料表面改性［14]，指出使用一定配比的鈦酸酯和鋁酸酯改性劑改性滑石/透閃石后，鈦酸酯、鋁酸酯都已與填料表面發(fā)生吸附作用,吸附鍵合于填料表面，從而使復(fù)合填料表面有機(jī)化，改變表面性質(zhì)。因此，復(fù)合填料在填充有機(jī)高聚物時(shí)，填料與有機(jī)高聚物之間的結(jié)合力增強(qiáng),宏觀上表現(xiàn)為復(fù)合材料的力學(xué)性能(韌性、強(qiáng)度等）有所提高.可見(jiàn)，對(duì)透閃石進(jìn)行表面改性，使其表面有機(jī)化,再將改性的透閃石填充到有機(jī)高聚物中，可以提高透閃石對(duì)填充系統(tǒng)的增強(qiáng)作用.但究竟各種改性劑單獨(dú)使用時(shí)對(duì)透閃石的表面改性效果有何不同，何種改性劑更適合透閃石的表面改性以及多少改性劑用量使改性效果更好,現(xiàn)有研究并未明確指出。本課題選用硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑對(duì)松解短纖維透閃石進(jìn)行表面改性試驗(yàn)研究，探索較好的改性劑和合適的改性劑用量，使透閃石表面改性效果更好，從而提高透閃石填充有機(jī)高聚物的補(bǔ)強(qiáng)作用。?2實(shí)驗(yàn)2．1實(shí)驗(yàn)原料2。1．1透閃石短纖維實(shí)驗(yàn)選用透閃石為河北鵬飛礦業(yè)所產(chǎn)，主要化學(xué)成分為ω(SiＯ２）＝57．6%，ω(ＭgO）=24.８％,ω（CaO）=１3.８%，ω（Fｅ２Ｏ3）＝０.8％。塊狀透閃石不符合改性透閃石的要求，需要對(duì)塊狀透閃石做處理，得到透閃石短纖維。但處理過(guò)程中不能改變透閃石的針、棒狀結(jié)構(gòu)，要保持透閃石較大的長(zhǎng)徑比。２。1．2硅烷偶聯(lián)劑本實(shí)驗(yàn)選用的硅烷偶聯(lián)劑為KＨ570(分子式為CＨ2=C(CH3)ＣOＯ（ＣＨ2）3Sｉ(OCH3）3)，武大有機(jī)硅新材料股份有限公司生產(chǎn)。2。1.3鈦酸酯偶聯(lián)劑本實(shí)驗(yàn)選用既可以在有機(jī)溶劑也可以在水中包覆填料的螯合１00型螯合型鈦酸酯偶聯(lián)劑-NDZ-311,分子結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-1,化學(xué)名稱為二(焦磷酸二辛酯）羥乙酸鈦酸酯，安徽省天長(zhǎng)市有機(jī)化工廠生產(chǎn)。圖2-1鈦酸酯偶聯(lián)劑NＤZ-311的結(jié)構(gòu)式2。1。4其他試劑實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還包括其他試劑,如表1。表1實(shí)驗(yàn)所涉及的其他試劑試劑名稱試劑作用液體石蠟無(wú)水乙醇38％HＣｌ溶液亞甲基二萘磺酸鈉NNO在測(cè)試改性透閃石的沉降體積過(guò)程使用在配制硅烷偶聯(lián)劑水解溶液時(shí)使用在配制硅烷偶聯(lián)劑水解溶液過(guò)程中調(diào)pＨ時(shí)使用松解透閃石過(guò)程中作分散劑2.２主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要的主要設(shè)備和儀器如表2。表2主要設(shè)備與儀器名稱型號(hào)廠家顎式破碎機(jī)傅里葉變換紅外光譜儀旋轉(zhuǎn)式粘度儀振動(dòng)篩膠體磨離心機(jī)槳葉攪拌器磁力攪拌器超聲波－—NexusNDJ－8Ｓ——JM－130———－JB—２-——－美國(guó)熱電尼高力公司上海精密科學(xué)儀器有限公司-—武漢昊特流體設(shè)備有限公司－－--上海雷磁新涇儀器有限公司－－2。3實(shí)驗(yàn)方法2。3.1透閃石松解預(yù)處理實(shí)驗(yàn)預(yù)破碎透閃石:實(shí)驗(yàn)前先檢查破碎機(jī)各部分,確保正常后,啟動(dòng)破碎機(jī)，待其正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，投入小塊透閃石料，進(jìn)行預(yù)破碎。篩分透閃石：選用８0目和100目篩網(wǎng),將粉磨后的透閃石用振動(dòng)篩篩分5分鐘，得到８0目~１0０目的透閃石粉末;將篩上的透閃石再一次粉磨，再進(jìn)行篩分,直到全部透閃石粉末透過(guò)８0目篩網(wǎng)，作為透閃石松解原料。2。３.2松解透閃石短纖維實(shí)驗(yàn)前了解膠體磨的工作流程及操作規(guī)程,加入水檢查膠體磨工作是否正常.將固液比定為1:40,分散劑（亞甲基二萘磺酸鈉NNO）含量為2.5%的透閃石料漿在膠體磨中研磨５mｉn后，洗滌,烘干備用。2.3。3透閃石短纖維表面改性(1）硅烷偶聯(lián)劑改性透閃石①配制硅烷偶聯(lián)劑水解溶液：一般不直接使用硅烷偶聯(lián)劑，而用的是其水解溶液。溶液的配制一般為20％硅烷偶聯(lián)劑、7２%醇、８％水。本實(shí)驗(yàn)選用的醇為無(wú)水乙醇。因硅烷水解速度與pH值有關(guān)，中性最慢,偏酸、偏堿都比較快，因此一般需調(diào)節(jié)溶液的pH值，除氨基硅烷外，其他硅烷可加入少量醋酸,調(diào)節(jié)pH至4~5,氨基硅烷因具有堿性，不必調(diào)節(jié)。而硅烷水解后,不能久存，最好現(xiàn)配現(xiàn)用，適宜在一小時(shí)用完.本實(shí)驗(yàn)未用醋酸調(diào)pH，而是用的HCｌ濃度為3８％的鹽酸溶液。每次配制５g硅烷偶聯(lián)劑水解溶液，配制步驟:稱取1ｇ硅烷、3.6g無(wú)水乙醇、０。４ｇ水于25ｍｌ燒杯中,水浴加熱至35℃，調(diào)節(jié)pＨ至4(3~５），水解1h。②硅烷偶聯(lián)劑水解溶液改性透閃石:改性劑用量為改性劑：透閃石=0.5%,0.8%,1。0％，１.2%和1。5％五組，每組改性透閃石20g.具體方法是將透閃石粉末加熱至80℃，逐滴加入適量配好的硅烷偶聯(lián)劑水解溶液，充分?jǐn)嚢?h，得到改性透閃石樣品,備用.（２）鈦酸酯偶聯(lián)劑改性透閃石鈦酸酯偶聯(lián)劑改性透閃石采用干法改性時(shí)步驟與②相同;濕法改性步驟：改性劑用量為改性劑：透閃石=０。5％，０。8％,1。0%，1．２％和1。5%五組，每組改性透閃石２0g。具體步驟：透閃石粉末中加入適量水，用超聲波處理12分鐘后,將透閃石懸浮液倒入三口燒瓶中,加熱至80℃，在不斷攪拌下加入鈦酸酯偶聯(lián)劑。恒溫８０℃攪拌1h，改性完成。將改性后懸浮液過(guò)濾，干燥,粉磨得到改性透閃石樣品，備用。３實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論通過(guò)測(cè)定改性后透閃石的活化度、沉降體積和粘度以及對(duì)其樣品做紅外光譜分析，可以在一定程度上評(píng)定改性效果.不同的評(píng)價(jià)指標(biāo),得到的改性效果可能不同。因此，要綜合各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)判斷硅烷和鈦酸酯偶聯(lián)劑對(duì)透閃石表面的改性效果。3.1活化度的測(cè)定參考鄭水林等人的研究，活化度的測(cè)定方法為：２0０ml水中，稱取改性后的透閃石粉末1ｇ加入其中,用玻璃棒攪拌2min，靜置２h以上,然后將沉降于燒杯底部的物料過(guò)濾、烘干、稱重，樣品中漂浮物的質(zhì)量為原稱取的質(zhì)量減去沉降物的質(zhì)量。則:活化度H＝×100%圖3－1為鈦酸酯采用干法和濕法改性透閃石的比較.由圖可知，改性透閃石的活化度隨改性劑用量的增加而增加。干法改性中,當(dāng)鈦酸酯用量為1.２％時(shí)，透閃石樣品的活化度達(dá)到87％；而在濕法改性中，鈦酸酯用量為1。0%時(shí)透閃石的活化度已達(dá)到90％,當(dāng)鈦酸酯用量為１。２%時(shí)透閃石活化度為92％。此后,隨著改性劑用量的增加,透閃石活化度已經(jīng)變化不大，曲線幾乎水平.這是因?yàn)楫?dāng)透閃石表面形成單層吸附后，進(jìn)一步增加改性劑用量只是在透閃石表面形成多層吸附或在溶劑中聚集成膠束或膠團(tuán),改性表面數(shù)量達(dá)到飽和，因此透閃石的活化度不會(huì)增加。此外,在相同鈦酸酯用量下，濕法改性透閃石的活化度要大于干法改性透閃石的活化度。因此，鈦酸酯改性透閃石,濕法改性效果要優(yōu)于干法改性效果.圖３-２為不同含量的硅烷和鈦酸酯偶聯(lián)劑改性透閃石的活化度曲線。由圖可知,兩者曲線幾乎重合,即活化度曲線基本一致，說(shuō)明硅烷和鈦酸酯改性透閃石，二者活化度大致相同。隨著改性劑含量的增多，活化度增大,當(dāng)硅烷改性劑含量為1。2％時(shí)，活化度幾乎達(dá)到最大值。繼續(xù)增加改性劑含量，透閃石活化度變化不大，活化度曲線趨于水平;而鈦酸酯含量為1．0％時(shí)，活化度已達(dá)到最大值。由此，得出硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑改性透閃石的最佳用量分別為1。２％和１.０%。圖3-1鈦酸酯干法和濕法改性透閃石的活化度曲線圖３-2硅烷和鈦酸酯改性透閃石的活化度曲線3。2沉降體積稱取3g改性后的透閃石粉末于25ml試管中，加入石蠟液體至20ml，用玻璃棒攪拌1ｍｉn，然后靜置,每隔1０miｎ讀取一次物料的沉降體積,若物料沉降很慢，則每隔1ｈ讀一次沉降體積。圖3－3為不同用量硅烷偶聯(lián)劑改性透閃石的沉降體積-沉降時(shí)間曲線。如圖所示，未改性和改性的透閃石粉體在液體石蠟中發(fā)生沉降，隨著時(shí)間增加，沉降體積減小。在相同沉降時(shí)間,改性透閃石的沉降體積明顯比未改性透閃石沉降體積大。這是因?yàn)楦男酝搁W石表面由極性變?yōu)榉菢O性,非極性透閃石在液體石蠟中分散性更好，顆粒之間不易聚集和粘結(jié),沉降速度更慢，故而沉降體積更大.隨著改性劑用量的增加,沉降體積增大,當(dāng)用量為1.2％時(shí),沉降體積最大,繼續(xù)增加改性劑用量，沉降體積沒(méi)有太大增加,在1．5％時(shí)沉降體積反而減小。由此得出硅烷偶聯(lián)劑改性透閃石的最佳用量為1．2%。圖3—3不同用量硅烷改性透閃石的沉降體積曲線圖３-４不同用量鈦酸酯偶聯(lián)劑改性透閃石的沉降體積曲線圖3-4為不同鈦酸酯偶聯(lián)劑改性透閃石的沉降體積曲線。與硅烷改性透閃石略有不同的是，隨著沉降時(shí)間的增加，沉降體積降低緩慢.這說(shuō)明鈦酸酯改性后的透閃石在液體石蠟中分散性很好，沉降速度緩慢.隨著改性劑用量的增加,透閃石的沉降體積增加，改性劑用量為1.0％時(shí)達(dá)到最大值。當(dāng)改性劑用量超過(guò)1.0％時(shí)，沉降體積反而減小，但隨著改性劑增加，不呈規(guī)律性變化。如圖中含量為１.2％和１.５%的曲線，在沉降時(shí)間為1。3h之前，１.２％的沉降體積要大于1.５％的沉降體積；在1.3-2.7h區(qū)間，１。2％的沉降體積大于１.2%的沉降體積；在2．7ｈ以后，1.2％的沉降體積又要大于1.５％的沉降體積。綜合上述分析，鈦酸酯偶聯(lián)劑改性透閃石的最佳用量為1.０％，超過(guò)此用量，改性透閃石的沉降體積反而減小.3．３粘度將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為５％的未改性或改性后透閃石與分散劑（液體石蠟）充分混合攪拌制得懸浮液,用旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)測(cè)其粘度。粘度越小，說(shuō)明改性透閃石在液體石蠟中的分散性越好,石蠟在透閃石表面的潤(rùn)濕效果越好,改性效果就越好。圖3—5硅烷和鈦酸酯偶聯(lián)劑改性透閃石粘度由圖3-５所示，隨著改性劑用量的增加，改性透閃石粘度迅速減小，改性劑用量為１．0%或1。２％時(shí),粘度達(dá)到最小值,隨后又有稍微增加。未改性的透閃石表面親油性不好,在液體石蠟中分散性差,透閃石顆粒聚集和團(tuán)聚,所以粘度較大.改性后的透閃石表面由極性變?yōu)榉菢O性，由親水性變?yōu)橛H油性，因此其在石蠟中分散性好，流動(dòng)性好，懸浮液粘度小.此外，硅烷偶聯(lián)劑用量為１.2%時(shí),懸浮液的粘度最小,改性效果最好;鈦酸酯偶聯(lián)劑用量為１。0%時(shí),懸浮液的粘度最小，改性效果最好。在改性劑用量相同的情況下，硅烷的改性效果要比鈦酸酯的改性效果好。3。4紅外光譜分析紅外分析判斷透閃石表面是否有機(jī)化，從而判斷改性效果。若紅外譜圖出現(xiàn)明顯特征吸收峰，則改性效果好.改性后透閃石樣品的紅外圖譜如圖3-6所示.由圖可知，與未改性透閃石相比,硅烷改性后的透閃石的譜圖在2950cm—1和2880cｍ－1處出現(xiàn)了—CH３的吸收峰；鈦酸酯改性后的透閃石的譜圖在2920ｃm—1處出現(xiàn)了－ＣH2－的吸收峰。官能團(tuán)—CH3和－ＣH2－原本存在于改性劑分子中，改性后的透閃石出現(xiàn)了這兩個(gè)官能團(tuán),這表明使用改性劑后，硅烷和鈦酸酯分子在透閃石表面發(fā)生了吸附，透閃石表面已經(jīng)有機(jī)化.此外，硅烷改性透閃石的譜圖中，2880ｃm-1處的吸收峰非常明顯，這表明透閃石表面吸附了相當(dāng)量的硅烷分子。由此判斷硅烷偶聯(lián)劑的改性效果較好。１-未改性；2—鈦酸酯;３—硅烷圖3-6３.5表面改性機(jī)理分析透閃石粉碎后表面有Si—ＯH等官能團(tuán),通過(guò)以上改性后透閃石的效果分析,硅烷和鈦酸酯分子已吸附在透閃石表面。硅烷改性透閃石的機(jī)理如圖３—7。硅烷偶聯(lián)劑首先通過(guò)空氣中的水分發(fā)生水解，然后脫水縮合形成低聚物，這種低聚物再與超細(xì)粉體表面的羥基形成氫鍵,通過(guò)加熱干燥發(fā)生脫水反應(yīng)產(chǎn)生部分共價(jià)鍵,從而使超細(xì)粉體表面被硅烷偶聯(lián)劑所包覆。鈦酸酯改性透閃石的機(jī)理如圖3－8。在加熱過(guò)程中，鈦酸酯分子結(jié)構(gòu)中Ｏ與CH２之間的鍵發(fā)生斷裂,透閃石表面的羥基脫離透閃石與—CH２形成新鍵；而透閃石表面的半鍵與含Ｏ的半鍵形成新鍵。于是,鈦酸酯吸附在透閃石表面上。圖3-7硅烷改性粉體機(jī)理圖３-8鈦酸酯改性粉體機(jī)理4結(jié)論本實(shí)驗(yàn)以硅烷和鈦酸酯為表面改性劑對(duì)透閃石進(jìn)行表面改性，以活化度、沉降體積和粘度為指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)改性效果，實(shí)驗(yàn)總結(jié)如下。(１）透閃石的活化度隨偶聯(lián)劑的增加而增大，然后趨于穩(wěn)定;沉靜體積與偶聯(lián)劑用量之間的關(guān)系較為復(fù)雜；粘度測(cè)試則表明經(jīng)改性后的透閃石與液體石蠟的親和性和潤(rùn)濕性較好,說(shuō)明改性后透閃石表面由親水性變?yōu)槭杷?（2)硅烷和鈦酸酯偶聯(lián)劑的改性效果比較：以活化度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，硅烷和鈦酸酯偶聯(lián)劑改性透閃石的效果相當(dāng);以沉降體積為評(píng)價(jià)指標(biāo),鈦酸酯偶聯(lián)劑的改性效果比硅烷偶聯(lián)劑要好得多；以粘度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，硅烷偶聯(lián)劑的改性效果要優(yōu)于鈦酸酯偶聯(lián)劑.（3）最佳改性劑用量：硅烷偶聯(lián)劑最佳用量為１.２%,這時(shí)改性后透閃石的活化度為９2%，粘度較未改性的透閃石下降了52.9％；而鈦酸酯偶聯(lián)劑最佳用量為1。0%,這時(shí)改性后透閃石的活化度為9０%,粘度較未改性透閃石下降了60。3%。參考文獻(xiàn)[1］陳桂芬，欽曙輝，高歌等。ＡBS／透閃石短纖維復(fù)合體系流變行為及形態(tài)研究［J]。吉林大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，1９92，（２）:77-8０。[2]顏國(guó)慶。新型陶瓷原料－透閃石［Ｊ］.萍鄉(xiāng)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，199６,４（1１）:45-47．[3］高雅春,耿謙.透閃石的結(jié)構(gòu)特征及其在