無機晶須作為一種重要的塑料添加劑,具有耐熱、耐磨、強度高、抗電、防滑、吸波、阻燃等性質。近幾年來,隨著碳化硅、硼酸鋁晶須的生產成本下降,碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鎂等廉價晶須的性質不斷優化,使無機晶須再度成為高分子材料所需的重要填充改性材料。
由于無機晶須比表面積大、表面極性很強、與基體的界面性質不同,若直接添加到基體,會產生團聚分散不均勻、與基體的粘合強度低、相容性差等問題,最終影響復合材料的性能。因此,在應用前往往需要對無機晶須進行表面改性。
1、無機晶須改性及其在聚丙烯(PP)中的應用
聚丙烯作為五大常用塑料之一,但由于其自身韌性較差,因此,需要進行化學或物理改性提高其韌性。
江南等采用硅烷偶聯劑KH570對硫酸鈣晶須進行表面改性,添加改性硫酸鈣晶須的PP復合材料的力學性能明顯高于純PP的力學性能,當添加量為15%時,改性硫酸鈣晶須/PP復合材料的彎曲強度、拉伸強度和楊氏模量分別提高了23.3%、57.1%和21.6%。
需要注意的是:利用不同改性劑改性同一晶須對聚丙烯力學性能具有不同的影響。硬脂酸改性后的碳酸鈣晶須能夠提高聚丙烯的β晶強度,而將鈦酸酯和鋁酸酯改性后的碳酸鈣添加到聚丙烯中會使β晶消失。相同改性劑改性不同晶須對聚丙烯力學性能具有不同的影響。楊寧
等將HK550改性的鈦酸鉀晶須填充到聚丙烯復合材料中,其沖擊強度和拉伸強度均隨著鈦酸鉀晶須添加量的增大而提高;將HK550改性的硫酸鈣晶須添加到聚丙烯中,其拉伸強度隨硫酸鈣晶須添加量的增大而逐漸提高,但沖擊強度卻隨添加量的增大而降低。
周祚萬等將四針狀氧化鋅晶須添加至聚丙烯(PP)復合材料中,結果表明,聚丙烯復合材料的體積電阻率隨氧化鋅晶須的增加而下降,當添加量為30%時,聚丙烯復合材料的體積電阻率達到最小值,為6.17×1016Ω·cm,比純聚丙烯降低了64.5%,達到了絕緣材料的要求。
2、無機晶須改性及其在聚乙烯(PE)中的應用
李洪偉等研究發現硫酸鈣晶須可均勻地分散在低密度聚乙烯,但是,其在提高了復合材料的彈性模量和抗拉強度的同時,降低了拉伸韌度和斷裂伸長率。
葉素娟等通過填加改性后的鈦酸鉀晶須,制備了鈦酸鉀晶須/聚乙烯復合材料。實驗結果表明,復合材料的拉伸強度、維卡軟化溫度以及硬度均高于純聚乙烯材料;當改性鈦酸鉀晶須的添加量為30%時,復合材料整體性能達到最佳。
3、無機晶須改性及其在聚氯乙烯(PVC)中的應用
魯云花等通過氫氧化鈉對硫酸鈣晶須進行改性,制得羥基化硫酸鈣晶須,然后,將其與聚氯乙烯共混得到復合材料,硫酸鈣晶須/聚氯乙烯復合材料的力學性能和熱穩定均有較為明顯的提升。
姜玉芝等研究發現,添加不同量堿式硫酸鎂晶須對PVC復合材料的力學性能的影響具有明顯的差異,當晶須添加量為40份時,與未添加晶須的復合材料相比,其沖擊斷裂強度提高了62.43%,彈性模量提高了52.38%,堿式硫酸鎂晶須/PVC復合材料綜合性能達到最佳。
尹建軍等將改性后的堿式硫酸鎂晶須添加到PVC樹脂中測試其阻燃性能。實驗結果表明,添加了晶須的PVC樹脂的阻燃性能同較純PVC樹脂相比,得到了明顯的改善。當堿式硫酸鎂晶須的添加量為60份時,復合材料的氧指數提高到28.3%(純PVC樹脂氧指數25.5%)。
資料來源:《韓德全,曹鴻璋,于曉麗,等.無機晶須在塑料中的應用[J].塑料,2020,49(06):143-147.》,由【粉體技術網】編輯整理,轉載請注明出處!
更多精彩!歡迎掃描下方二維碼關注中國粉體技術網官方微信(粉體技術網)
|