在進行工程塑料改性的時候,基于成本和性能方面的考慮,聚合物都是是多組分混合,然后添加一定量的無機礦物,進行熔融混煉加工。
部分聚合物分子之間以及聚合物和無機填料之間缺乏親和性,簡單的共混并不能達到增強性能的目的,甚至起到相反的作用。為改善這種情況,配方中添加一定量的偶聯(lián)劑是非常有必要的,因為偶聯(lián)劑的分子結(jié)構(gòu)是存在兩種不同的化學(xué)基團,一類為親無機基團,另一類為親有機基團,結(jié)構(gòu)式如下:
(RO)x-M-Ay
RO代表易進行水解或交換反應(yīng)的短鏈烷基,M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)定的較長鏈親有機基團,如酯基-COR-、長鏈烷氧基(RO-)、磷酸酯?;取T诓牧现械捏w現(xiàn)為兩種基團分別通過化學(xué)反應(yīng)或者物理作用,一種與填料表面相結(jié)合,一種與樹脂物理纏繞或反應(yīng),使表面性質(zhì)相差懸殊的填料和樹脂之間得到很好的相容,改善高分子材料之間或者與填料之間的界面性能,提高界面的粘合性,改善填充或增強后的高分子材料的性能。
1、硅烷偶聯(lián)劑
主要用于含硅的填料或玻璃纖維的表面處理,其結(jié)構(gòu)通式為RSiX3,其中R是與樹脂分子有親和力或反應(yīng)能力的活性基團,如氨基、環(huán)氧基、乙烯基、甲基丙烯酰基等,X為能水解基團,如甲氧基、乙酰基氧、乙氧基等。此類為水解硅烷,X為氧化基-O-OR時,稱為氧化硅烷,X為含多硫原子基團-S-R時,稱為多硫化硅烷。
硅烷偶聯(lián)劑品種 | 應(yīng)用塑料 |
乙烯基三乙氧基硅烷
乙烯基三(2-甲氧基)硅烷 γ-丙氧基甲基丙烯基三甲基硅氧烷 |
UP、PO、PVC、PS、ABS、SAN、PMMA |
γ-氨丙基三乙氧基硅烷 | EP、PF、PA、PUR、PP、PE、PMMA、PC |
γ-縮水甘油丙氧基三甲氧基硅烷 | EP、PF、PA、PUR、PP、PE、PMMA、PC、PS、PVC、聚硫化物 |
γ-丙硫醇三甲氧基硅烷 | PF、PS、PVC、EPDM、聚砜、聚硫化物 |
2、鈦酸酯類偶聯(lián)劑
對于熱塑性聚合物和干燥的填料,有良好的偶聯(lián)效果,它進一步擴大了硅烷偶聯(lián)劑的使用范圍,使非極性的鈣塑填充體系的偶聯(lián)效果明顯提高。
2.1 單烷氧基型,結(jié)構(gòu)為RO-Ti(OXRY)3,主要用于PP、PS、PF中。此類偶聯(lián)劑對水比較敏感,只適合干燥填料的偶聯(lián)處理,改進型單烷氧基焦磷酸酯型,由于分子中含有焦磷酸基團,克服了單烷氧基類偶聯(lián)劑的水解性,可適用于含水填料。
2.2 螯合型,具有高度的水解穩(wěn)定性,廣泛用于PVC、PS、PF、EP中。
2.3 配位型,結(jié)構(gòu)為(RO)4Ti·(HPOOR)2,此類偶聯(lián)劑可避免樹脂與其他助劑發(fā)生交換反應(yīng),從而擴大了其用途范圍,主要用于PO、PC、聚酯中。
2.4新型氧基型,結(jié)構(gòu)為R1C(R2)(R3)CHOTi(OXRY)3。
3、鋯類偶聯(lián)劑
分子結(jié)構(gòu)中含有兩種有機配位基的鋁酸鋯低分子無機聚合物,一種配位基賦予其優(yōu)良的水解穩(wěn)定性,另一種配位基則具有良好的有機反應(yīng)性,從而能明顯降低填充系數(shù)的粘度,達到偶聯(lián)效果,適用于碳酸鈣、高嶺土、氫氧化鋁、二氧化鈦、二氧化硅等。
4、鋁酸酯類偶聯(lián)劑
可改善制品的物理機械性能,如提高沖擊強度,提高熱變形溫度,可與鈦酸酯類偶聯(lián)劑相媲美,但是價格僅為鈦酸酯類偶聯(lián)劑的一半,具有色淺、無毒、使用方便等特點,較鈦酸酯偶聯(lián)劑的熱穩(wěn)定性更好,對于顏料的分散有極優(yōu)的效果。
結(jié)構(gòu)式為:(C3H7O)xAl(OCOR)m(OCORCOOR)n(OAB)y
其中 m+n+x=3,y=0~2
鋁酸酯類偶聯(lián)劑有兩種品種,分別為乳白色蠟狀固體和淡黃色液體,其加入量為填料量的0.3~1.0%。
5、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑
兼具鈦酸酯類和鋁酸酯類偶鏈接的雙重特點,成本低,用途廣。
目前市面上主要有兩個牌號:OL-AT1618、OL-ART2760。
6、有機鉻類偶聯(lián)劑
分子結(jié)構(gòu)一端為活潑、可與樹脂反應(yīng)的不飽和基團,另一端則依靠含鉻氧鍵與玻璃表面上的硅氧鍵通過化學(xué)鍵而牢固結(jié)合,因此,它主要用于玻璃纖維增強聚酯中。
此外,還有鋯鋁酸酯偶聯(lián)劑、硼酸酯類、錫酸酯類、磷酸酯類等。