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            鈦酸酯偶聯劑在硬質PVC填充塑料中應用

            偶聯劑是提高高分子復合材料性能的關鍵助劑及降低高分子復合材料成本的理想輔料。偶聯劑作為 無機填料的表面改性劑,改善了填料與樹脂的相容性,填料更易分散在樹脂中,降低了熔融粘度,改善了加工性能,提高了生產效率,減少了 機械磨損,對實現高填充起著重要作用,同時減少樹脂用量,降低了生產成本。目前,工業上使用的偶聯劑按照化學結構可分為硅烷類偶聯劑 ,鈦酸酯偶聯劑,鉻體系偶聯劑,鋯鋁體系偶聯劑,鋁酸酯偶聯劑及鋁鈦復合偶聯劑等。鈦酸酯偶聯劑是目前應用很廣的一類偶聯劑,尤其在 PVC填充塑料中實用價值最好。
            偶聯劑是在無機材料和有機材料或者兩者
            不同的有機材料復合系統中,能通過化學作用把二者結合起來,或者能通過化學反應,使二者的親和性得到改善,從而提高復合材料功能的物 質。其分子中的一部份基團可與無機物表面的化學基團反應,形成強固的化學鍵,另一部分基團則有親有機物的性質,可與有機分子反應或物 理纏繞,從而把兩種性質不大相同的材料牢固結合起來,也就是把無機材料(填充劑)與高分子材料(PVC樹脂)的界面連接起來。鈦酸酯偶聯 劑是美國Kenrich石油化學公司于1975年開發的一類新型偶聯劑,它具有獨特的結構,對于熱塑性聚合物與干燥填充劑有良好的偶聯效能。 (一)根據分子結構與填充劑表面的偶聯機理,鈦酸酯偶聯劑可分為四種基本類型。
            1、單烷氧基型
            該類偶聯劑特別適合于不含游離水,只含化學鍵含水或物理鍵含水的干燥填料體系,如碳酸鈣、水合氧化鋁等。典型品種為三異硬脂酸鈦 酸異丙酯(TTS),也是目前應用最廣泛的鈦酸酯偶聯劑。
            2、單烷氧基焦磷酸酯基型
            該類偶聯劑適合于濕含量較高的填充體系,如陶土、滑石粉等。在這些體系中,除單烷氧基與填料表面的羥基反應形成偶聯外,焦磷酸酯 基還可分解形成磷酸酯基,結合一部份水。這類偶聯劑的典型品種是三(二辛基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯(TTOPP-38S、KR-38S)
            3、螯合型
            該類偶聯劑適合于高溫填料和含水聚合物體系,如濕法二氧化硅、陶土、滑石粉、硅酸鋁、炭黑等。
            在高溫體系中,一般的單烷氧基型鈦酸酯由于水解穩定性較差,偶聯效果不高。而螯合型鈦酸酯具有極好的水解穩定性,適于在高溫狀態下使 用,其代表品種為二(二辛基焦磷酰氧基)氧代酯酸鈦(KR-138S)。
            4、配位體型
            這是為了避免四價鈦酸酯在某些體系中的反應而研制的。該類偶聯劑適于許多填充體系,其偶聯機理與單烷氧基鈦酸酯類似。其代表品 種為二(亞磷酸二辛酯基)鈦酸四異丙酯(KR-41B)。
            5、典型的鈦酸酯偶聯劑的類型、化學結構
            鈦酸酯偶聯劑分子結構可分6個功能區,功能區不同,偶聯劑性能功效也不同〔4〕,它的通式為:(Ro)m-Ti-(OX-R′-Y)n式 中:1≤m≤4。+n≤6R—短碳鏈烷烴基;R′—長碳鏈烷烴基;X—C、N、P、S等元素;Y—羥基、氨基、環氧基、雙鍵等基團。
            (二)偶聯機理
            偶聯劑的作用和效果已被世人所承認和肯定,但有關偶聯劑的作用機理,迄今尚無完整理論,F有化學鍵理論、浸潤效應和表面能理論、可 變形層理論、拘束層理論等,而其中化學鍵理論被認為是比較完整的一種理論;瘜W鍵理論認為,偶聯劑含有一種化學官能團與無機填料表面的 質子作用形成共價鍵,此外偶聯劑還含有至少一種不同的官能團與聚合物分子鍵合,從而偶聯劑就起著在無機相與有機相之間相互連接的橋梁 作用,導致較強的界面結合。
            鈦酸酯偶聯劑種類對PVC偶聯性能影響
            由于鈦酸酯偶聯劑分子結構不同,所以功能不盡相同,在偶聯中有各自特點,我們在使用選擇時應根據不同樹脂及填充劑來選擇偶聯劑。主 要鈦酸酯偶聯劑應用范圍見表2。鈦酸酯偶聯劑通過烷氧基團與填料表面吸附的微量羥基或質子發生化學反應,偶聯劑填料的表面形成單分子層 ,同時釋放異丙酸。
            標簽:偶聯劑\\www.sfcsfp.com


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