PDF《硅烷偶联剂改性高岭土在复合材料中的应用》

硅烷偶联剂改性高岭土在复合材料中的应用 陈丽昆 李勇张忠飞 (中国高岭土公司 ,苏州 215151) 摘要硅烷偶联剂具有品种多 ,使用时用量少、 工艺简单 ,效果显著 ,用途广泛等特点.

用它改性的高岭土是高级复合材料的理想填 料 ,用不同的原料和不同的偶联剂改性 ,用于相应的工程塑料和橡胶中作功能性填料 ,具有增韧、 增强、 增塑的功效 ,材料具有良好的性能. 关键词 硅烷偶联剂 改性 高岭土 复合材料 高岭土是橡胶、 塑料工业的重要填料.在橡胶、 塑料基体中加入高岭土等非金属矿填料后形成的复 合材料 ,其力学性能在很大程度上受填料和橡胶、 塑 料基体两相间应力传递的控制.这种传递要通过两 相的界面 ,因而界面性质会影响复合材料的性质. 复合材料的破坏往往是从弱的界面处开始的 ,提高 界面间粘结强度是提高复合材料强度的关键.无机 非金属矿填料与橡胶、 塑料基本上是两种性质上完 全不同的材料 ,它们之间存在着很大程度上的不相 容性.直接使用这些矿粉作填料 ,其界面间容易产 生剪切应力 ,最终影响复合材料的性能.因此 ,作橡 胶、 塑料填料的各种非金属矿粉体 ,通常需要对其进 行表面改性处理.目前 ,国内外应用得最好的改性 剂是偶联剂.这类偶联剂分子结构的一端亲无机 物 ,另一端亲有机物 ,在无机物和有机物之间的界面 间架起 "分子桥" ,把两种性质各异的材料连接在一 起 ,能起到提高复合材料的性能和增加粘结强度的 作用. 英国 ECC 公司最早用偶联剂对高岭土进行表 面改性 ,用于增强尼龙 ,材料具有优越的表面特性 , 如抗扭曲性、 低吸湿性和对设备有低的磨损性 ,比未 改性土有较大的弯曲模量和热变形温度.美国恩戈 哈德公司用偶联剂改性的高岭土 ,用在聚乙烯和电 子复合材料及高压电绝缘材料中的乙丙橡胶内 ,能 降低水的传递能力 ,特别适用于升温条件下要求严 格控制最大压力和耐水性的领域.据我们了解 ,国 内许多公司每年都从 ECC 和恩戈哈德公司进口近 千t的煅烧改性高岭土 ,到上海港价 9000~14000 元/ t .与此同时 ,这些公司也在国内寻找同类产品. 山西朔州恩格公司的产品 ,是用户较为满意的产品 之一.

1 国外改性产品技术指标 国外进口偶联剂改性高岭土产品的技术指标 , 见表

1 ;

我们测试其化学指标 ,结果见表 2. 表1国外进口改性产品的技术指标 指标ECC

1 # ECC

2 # ENGHARD

3 # 亮度 89.

0 ± 1.

5 90.

0 ± 1.

5 91~92 +

300 目/ % (max) 0.

05 0.

05 0.

01 +

10 μ m/ % (max)

10 10 -

2 μ m/ %

50 ±

5 50 ±

5 70~80 水分/ % (max) 0.

5 0.

5 pH

10 10 密度/ (g/ cm3 ) 2.

6 2.

6 2.

6 比表面积(Bet. )/ (m2 / g) 8.

5 8.

5 8.

5 表2国外进口改性产品指标测试结果 样品 指标 SiO2 % Fe2O3 % Al2O3 % SO3 % TiO2 % 白度 % -

2 μm % +

325 目%水分 % pH 活化

1 # 53.

61 0.

56 40.

19 0.

04 1.

15 88.

1 78.

93 0.

01 0.

24 9.

4 亲水

2 # 53.

12 0.

66 43.

75 0.

02 0.

6 90 83.

42 0.

01 / 6.

21 亲水

3 # 50.

95 0.

33 46.

53 0.

01 1.

63 87.

6 /

0 0.

1 / 疏水 表3原料超细粉碎结果 产品 指标 分级机 r/ min 产量 kg/ h -

2 μm % +

10 μm % d50 μm d97 μm dmax μm 白度 % 水分 % +

325 目%比表面积 cm2 / g A