前面一篇文章已经就添加剂与树脂的相容性原则进行了简单讲解,其中最根本一条为“相似者相容”。那么,接下来有必要讲解一下如何提高添加剂与树脂相容性。
1、无机添加剂与树脂相容性的提高方法
无机添加剂具有亲水性,而有机树脂则具有疏水性。两者之间的相容性较差,如不进行处理,很难形成有机混合体。
改善无机添加剂与有机树脂之间相容性的最好办法为对无机添加剂进行表面处理,改变其表面原有性能,降低其亲水性,向疏水性转变,从而增加两者的相容性,常用的表面处理方法有如下几种:
(1)偶联剂处理
这是最常用的对无机材料处理方法。偶联剂分子内同时含有亲无机基团和亲有机基团,它可在无机添加剂和有机树脂之间起一个联桥的作用,将本不相容组分变成相容体系。
常用的偶联剂品种有以下几种:
硅烷类偶联剂:这是开发最早应用最广泛的一类偶联剂,主要品种有A150、A151、A171及A172等。使用时常用水、醇或丙酮做溶剂,配成0.5%~2%浓度的液体。具体应用方法:如填料为粉体,可直接喷淋硅烷后混合;如填料为纤维,可将纤维通过硅烷液体浸渍,而后干燥即可。
硅烷类偶联剂主要用于含二氧化硅或硅酸盐成分多的一类填料,具体如玻璃纤维、白炭黑及石英粉等,用量为1%左右。
钛酸酯类偶联剂:虽仅开发于20世纪80年代,但其应用面已超过硅烷类偶联剂。主要品种有NDZ-101、OL-T99及NDZ-TTS等。
钛酸酯类偶联剂主要用于碳酸钙、滑石粉、三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁、高岭土及炭黑等,用量为0.25%~2%。
其他还有铝酸酯类、铝钛复合类、锆类及有机锆类偶联剂等。应用不广,只有铝钛复合类偶联剂因为我国独创,目前有小部分应用。
(2)表面活性剂处理
表面活性剂为一类能显著改添加剂表面或界面性能的材料,其分子内部同时含有长链非极性基(疏水基)和短链极性基(亲水基)。表面活性剂的改性是通过表面吸附、润湿、乳化等作用实现的。
表面活性剂可鄙分为非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子型四类。
(3)高分子处理剂
可分为非相容剂和相容剂两种。非相容剂主要包括低聚物如无规PP、聚乙烯蜡、羧化聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、聚a甲基苯乙烯、线性PF、线性EP、VLDPE及ULDPE等。
相容剂有PP-g-MAH、EPDM-g-MA、EVA-g-MA及SBS-g-MA等。
(4)其他材料处理
酸碱液处理:用酸性或碱性溶液对无机添加剂表面处理,使其官能团发生化学变化,以达到与树脂混合的目的。
单体处理:用与复合体系内树脂相对应的单体为处理剂,对无机添加剂进行表面处理,使添加剂具有与树脂接近的性能。如PMMA与SB2O3复合,则用MMA处理Sb2O3。
稀土处理:用稀土液体对添加剂进行表面处理,其效果好于偶联剂。
等离子体处理:用等离子体使添加剂的表面发生多种化学变化,生成多种含氧基团,提高其表面的疏水性。
2、有机添加剂与树脂相容性的提高方法
有机添加剂本身与树脂的相容性较好,有时不需加入其它材料,尤其是对小分子有机添加剂或大分子添加的加入量较少时,一般可直接加入。但有些高分子共混材料与树脂的相容性不好或加入量太大,需加入相容剂,以改善其相容性。
相容剂为分子内同时含有两类不同性质基团的聚合物。主要品种有:CPE、SEBS、SBS、EPR、EPDM、PP-g-MAH、PE-g-MA、EEA、EVA及EAA等。不同相容剂对不同共混体系的效果不同。如CPE可用于PVC/PP共混、SEBS可用于PS/PPO共混、EPDM可用于PVC/LDPE共混、EAA可用于HDPE/PA共混等。