铝酸酯偶联剂在几种非金属矿粉体中的表面改性应用

　　许多非金属矿粉体材料,特别是碳酸钙、滑石粉、硅灰石、高岭土、云母、石英粉、粘土矿粉等天然非金属矿粉体材料,是橡胶、塑料、胶粘剂等高分子材料工业中不可缺少的填料。其材料来源广,价格便宜,品种繁多,填充量又大,所以很受欢迎。但是作为填料,不仅要起到增量、增容,降低成本的作用,还要提高其加工性能等。而非金属矿物粉体填料又有它自身的缺陷—亲水性和惰性性质,使得它与疏水的有机体相容性较差。如果直接使用这些矿物粉体作为填料,则两者间的界面较容易产生剪切应力,最终会影响复合材料的性能。因此,为了很好的利用这些非金属矿粉体作为橡胶、塑料、胶粘剂的填料,就必需对其进行表面改性处理。

　　偶联剂是一种重要的表面改性剂。它的使用恰好能解决上述的问题,因为偶联剂是一种两性结构物质,分子中的一部分基团可与非金属矿物粉体表面的各种官能团反应,形成强有力的化学键合,另一部分基团与有机高分子发生化学反应或物理包覆,从而将非金属矿物粉体与有机基体两种性质差异比较大的材料牢固地结合在一起。同时偶联剂的使用还可提高填料的填充量,改善体系的流变性能。所以偶联剂是有机—无机材料两者的桥梁。铝酸酯是较新发展起来的偶联剂,在非金属矿粉体改性中得到了较为广泛的应用。

　　铝酸酯偶联剂问世于1986年,是由我国福建师范大学高分子研究所研制生产的一种新型偶联剂。近几年来,铝酸酯偶联剂是发展较快的偶联剂之一,原因是采用了能部分满足铝酸酯中心铝原子配位数的合成方法,解决了其易水解的问题。它的外观一般呈白色或淡黄色,与无机粉体表面反应活性大、色浅、无毒、味小、热分解温度较高,而且使用的过程中不需要稀释,是一种对环境友好且性能高的偶联剂。目前国内生产的铝酸酯品种主要有福建师大高分子实验厂的DL-411和DL-451系列。

　　铝酸酯偶联剂的结构通式为ROAl(OR,)2[1],它的分子结构中存在着两种性质的官能团,一种官能团可与非金属矿粉体表面的极性基团进行反应,另一种官能团则与高聚物反应,由此,使铝酸酯成为无机—有机材料两者结合的桥梁。

　　铝酸酯偶联剂适合对各种极性非金属矿物粉体材料的表面改性,一般来说,对于中极性复合塑料制品PVC、ABS、PS等塑料,可采用DL-411-A或DL-411-AF改性非金属矿粉体填充;而对于低极性复合塑料制品PE、PP等塑料,可采用DL-411-D或DL-411-DF改性非金属矿粉体作为填料。下面拟总结介绍铝酸酯偶联剂对几种常用非金属矿粉体的改性应用情况。

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