鈦酸酯偶聯(lián)劑在硬PVC填充塑料中應(yīng)用技術(shù).pdf

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1、2000年第3期(總第21期)塑料助劑13鈦酸酯偶聯(lián)劑在硬PVC填充塑料中應(yīng)用技術(shù)陳祖敏卞希良(北京市亞大塑膠總公司,北京,101149)摘要本文簡(jiǎn)述了鈦酸酯偶聯(lián)劑的分類,偶聯(lián)機(jī)理及在硬PVC填充塑料中的應(yīng)用技術(shù)。關(guān)鍵詞鈦酸酯偶聯(lián)劑填充料應(yīng)用技術(shù)質(zhì)不大相同的材料牢固結(jié)合起來(lái),也就是把1前言無(wú)機(jī)材料(填充劑)與高分子材料(PVC樹脂)偶聯(lián)劑是提高高分子復(fù)合材料性能的關(guān)的界面連接起來(lái)。鍵助劑及降低高分子復(fù)合材料成本的理想輔鈦酸酯偶聯(lián)劑是美國(guó)Kenrich石油化學(xué)料。偶聯(lián)劑作為無(wú)機(jī)填料的表面改性劑,改公司于19

2、75年開發(fā)的一類新型偶聯(lián)劑,它具善了填料與樹脂的相容性,填料更易分散在有獨(dú)特的結(jié)構(gòu),對(duì)于熱塑性聚合物與干燥填樹脂中,降低了熔融粘度,改善了加工性能,充劑有良好的偶聯(lián)效能。提高了生產(chǎn)效率,減少了機(jī)械磨損,對(duì)實(shí)現(xiàn)高1323鈦酸酯偶聯(lián)劑分類填充起著重要作用,同時(shí)減少樹脂用量,降低了生產(chǎn)成本。根據(jù)分子結(jié)構(gòu)與填充劑表面的偶聯(lián)機(jī)目前,工業(yè)上使用的偶聯(lián)劑按照化學(xué)結(jié)理,鈦酸酯偶聯(lián)劑可分為四種基本類型。構(gòu)可分為硅烷類偶聯(lián)劑,鈦酸酯偶聯(lián)劑,鉻體211單烷氧基型系偶聯(lián)劑,鋯鋁體系偶聯(lián)劑,鋁酸酯偶聯(lián)劑及該類偶聯(lián)劑特別適合于不含游

3、離水,只鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑等。含化學(xué)鍵含水或物理鍵含水的干燥填料體鈦酸酯偶聯(lián)劑是目前應(yīng)用很廣的一類偶系,如碳酸鈣、水合氧化鋁等。典型品種為三聯(lián)劑,尤其在PVC填充塑料中實(shí)用價(jià)值最異硬脂酸鈦酸異丙酯(TTS),也是目前應(yīng)用最好。本文將就鈦酸酯偶聯(lián)劑在硬PVC填充廣泛的鈦酸酯偶聯(lián)劑。塑料中應(yīng)用技術(shù)作一些探討。212單烷氧基焦磷酸酯基型該類偶聯(lián)劑適合于濕含量較高的填充體2偶聯(lián)劑概述系,如陶土、滑石粉等。在這些體系中,除單偶聯(lián)劑是在無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料或者兩烷氧基與填料表面的羥基反應(yīng)形成偶聯(lián)外,者不同的有機(jī)材料復(fù)合系統(tǒng)

4、中,能通過化學(xué)焦磷酸酯基還可分解形成磷酸酯基,結(jié)合一作用把二者結(jié)合起來(lái),或者能通過化學(xué)反應(yīng),部份水。這類偶聯(lián)劑的典型品種是三(二辛使二者的親和性得到改善,從而提高復(fù)合材基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯(TTOPP-38S、KR料功能的物質(zhì)。其分子中的一部份基團(tuán)可與-38S)無(wú)機(jī)物表面的化學(xué)基團(tuán)反應(yīng),形成強(qiáng)固的化213螯合型學(xué)鍵,另一部分基團(tuán)則有親有機(jī)物的性質(zhì),可該類偶聯(lián)劑適合于高溫填料和含水聚合與有機(jī)分子反應(yīng)或物理纏繞,從而把兩種性物體系,如濕法二氧化硅、陶土、滑石粉、硅酸14塑料助劑2000年第3期(總第21期

5、)鋁、炭黑等。在高溫體系中,一般的單烷氧基215典型的鈦酸酯偶聯(lián)劑的類型、化學(xué)結(jié)構(gòu)型鈦酸酯由于水解穩(wěn)定性較差,偶聯(lián)效果不鈦酸酯偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)可分6個(gè)功能區(qū),142高。而螯合型鈦酸酯具有極好的水解穩(wěn)定性,功能區(qū)不同,偶聯(lián)劑性能功效也不同,它的適于在高溫狀態(tài)下使用,其代表品種為二(二通式為:辛基焦磷酰氧基)氧代酯酸鈦(KR-138S)。(Ro)m-Ti-(OX-Rc-Y)n214配位體型式中:1[m[4m+n[6這是為了避免四價(jià)鈦酸酯在某些體系中R)短碳鏈烷烴基;的反應(yīng)而研制的。該類偶聯(lián)劑適于許多填充Rc)長(zhǎng)

6、碳鏈烷烴基;體系,其偶聯(lián)機(jī)理與單烷氧基鈦酸酯類似。X)C、N、P、S等元素;其代表品種為二(亞磷酸二辛酯基)鈦酸四異Y)羥基、氨基、環(huán)氧基、雙鍵等基團(tuán)。丙酯(KR-41B)。鈦酸酯偶聯(lián)劑的主要類型及結(jié)構(gòu)見表1。表1典型的鈦酸酯偶聯(lián)劑類型、化學(xué)結(jié)構(gòu)的一種理論。3偶聯(lián)機(jī)理化學(xué)鍵理論認(rèn)為,偶聯(lián)劑含有一種化學(xué)偶聯(lián)劑的作用和效果已被世人所承認(rèn)和官能團(tuán)與無(wú)機(jī)填料表面的質(zhì)子作用形成共價(jià)肯定,但有關(guān)偶聯(lián)劑的作用機(jī)理,迄今尚無(wú)鍵,此外偶聯(lián)劑還含有至少一種不同的官能完整理論?，F(xiàn)有化學(xué)鍵理論、浸潤(rùn)效應(yīng)和表團(tuán)與聚合物分子鍵合,從

7、而偶聯(lián)劑就起著在面能理論、可變形層理論、拘束層理論無(wú)機(jī)相與有機(jī)相之間相互連接的橋梁作用,142等,而其中化學(xué)鍵理論被認(rèn)為是比較完整導(dǎo)致較強(qiáng)的界面結(jié)合。第3期陳祖敏等1鈦酸酯偶聯(lián)劑在硬PVC填充塑料中應(yīng)用技術(shù)15鈦酸酯偶聯(lián)劑通過烷氧基團(tuán)與填料表面4鈦酸酯偶聯(lián)劑的應(yīng)用技術(shù)吸附的微量羥基或質(zhì)子發(fā)生化學(xué)反應(yīng),偶聯(lián)411鈦酸酯偶聯(lián)劑種類對(duì)PVC偶聯(lián)性能影響劑填料的表面形成單分子層,同時(shí)釋放異丙由于鈦酸酯偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)不同,所以酸。不同類型的鈦酸酯偶聯(lián)劑由于偶聯(lián)基團(tuán)功能不盡相同,在偶聯(lián)中有各自特點(diǎn),我們?cè)谏喜町?對(duì)填

8、料的含水量有選擇性。一般單使用選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)不同樹脂及填充劑來(lái)選擇烷氧型適合于干燥的僅含鍵合水的低含水量偶聯(lián)劑。主要鈦酸酯偶聯(lián)劑應(yīng)用范圍見表的無(wú)水填料,螯合型可適用于高含水量的無(wú)2。機(jī)填料。表2主要鈦酸酯偶聯(lián)劑應(yīng)用范圍品名代號(hào)應(yīng)用三異硬脂酸酰KR-TTS本品為單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑,對(duì)CaCO3、水合氧化鋁等不含游離水的基鈦酸異丙酯ND2-101干燥填充劑特別有效,可改善加工流動(dòng)性,提高填料填充量,降低制品成本。適用于PP、PE