聚乙烯蠟廠家分享PVC填料碳酸鈣等的表面改性劑的種類
填料的表面改性劑可以按照物質結構與特性來劃分。據我們青島聚乙烯蠟廠家的工程師了解，可以分為表面活性劑、偶聯劑、有機物高分子、無機物四大類。
一、表面活性劑
表面活性劑是指使用極少量就能顯著改變物質表面或者界面性質的物質，其分子結構特征是存在一個較長的非極性烴基作為疏水劑，長鏈結構與高分子聚合物結構相似，從而具有一定的相容性能，另一端一個較短的極性基作為親水基，一般有羧基、醚基等，可以與納米微粒發生物理化學吸附或者是化學反應，而在微粒表面形成包覆，從而改進納米粒子的性能。
表面活性劑分為非離子型和離子型(陽離子型、陰離子型)，常見的陰離子型表面活性劑有硬脂酸鹽、磷酸鹽等；陽離子表面活性劑有十六烷基三甲基溴銨鹽、十二烷基吡啶鹽酸鹽等；兩性離子型如氨基酸、甜菜堿及咪唑啉等；非離子型的又脂肪酸聚氧乙烯醇酯、多元醇等。
表面活性劑
二、偶聯劑
偶聯劑是具有能同時與無機物和有機物反應的兩種化學性質不同的官能團的低分子化合物。偶聯劑又很多種類，按照其化學結構的不同可以分為：硅烷偶聯劑、含磷類化合物、鈦酸酯類、、硅酸酯偶聯劑、胺類以及絡合物類等。
偶聯劑反應式
三、有機高分子
偶聯劑和表面活性劑基本上都是小分子物質，但是隨著填料量的增大就曝露出小分子處理填料不能擺脫制品性能劣化的問題，然而使用高分子進行表面處理則能克服此類問題。目前用作表面處理劑的有以下六種類型：低熔點或者是液態的低聚物或高聚物，例如低密度聚乙烯、無規聚丙烯、氧化聚乙烯以及各種醚類等；低熔點或液態線性縮合的預聚物，例如聚酯、酚醛樹脂、環氧樹脂以及不飽和樹脂等；線型或者梳型的高分子超分散劑；帶有極性基接枝、嵌段鏈的高分子增溶劑；聚合物溶液或者是乳液；低熔點、高熔體流動塑料的高聚物等。
由于CaCO3表面具有大量極性的羥基，呈現較強的堿性，使得CaCO3與有機高聚物的親和性差、易造成在樹脂基料中分散不均勻，并造成兩相之間的界面缺陷。所以在進行塑料填充改性時，需要對表面改性。實質就是選擇特定的表面改性劑，對CaCO3顆粒表面進行包覆處理，使之成為功能填充材料。
有機物表面改性技術
（1）脂肪酸（鹽）表面改性CaCO3
這類改性劑屬于陰離子表面活性劑，分子一端長鏈烷基的結構和高分子結構類似，因而與高分子基料有較好的相容性；另一端為羧基等極性基團，可與CaCO3表面發生物理、化學吸附。其反應機理如下：
這類改性劑主要有硬脂酸（鹽）、松香酸和木質素等。
（2）磷酸酯表面改性CaCO3
不僅可顯著提高復合材料的機械性能和加工性能，而且能有效地改善材料的耐酸性和阻燃性。如用單焦磷酸酯處理的CaCO3能較大提高塑料的補強性能。磷酸酯對碳酸鈣顆粒表面改性機理如下：
3.2低聚物表面改性技術
（1）聚烯烴低聚物對CaCO3的表面改性
聚烯烴低聚物是非極性聚合物，通過一些助劑可以和碳酸鈣等無機填料有較好的浸潤、粘附性能。這類化合物有無規聚丙烯（APP）、聚乙烯臘（PE WAX）等（分子量在1500～5000范圍）。也包括改性后的低聚物，如MAH-g-PE WAX。
（2）改性聚合物
這類極性聚物物可以定向吸附在CaCO3顆粒表面，使顆粒具有電荷特性并形成吸附層，阻止CaCO3的團聚，從而提高顆粒的分散性能。
這類改性劑主要有：馬來酸酐接枝改性的聚合物、聚丙烯酸（鹽）、烷氧基苯乙烯、聚乙二醇、反應性纖維素等。
3.3無機物對CaCO3的表面改性
CaCO3表面PH值高、遇酸易分解，應用受到一定的限制。所以，常用一些耐酸性無機物來改性CaCO3，這類無機物有縮合磷酸、鋁酸鈉、硅酸鈉、明礬等。US5043017中介紹采用六偏磷酸，并加入鈣螯合劑、用六偏磷酸處理碳酸鈣顆粒，用于中性紙和酸性紙的制造取得較好的效果。
日本白石公司曾采用縮合磷酸處理碳酸鈣，可使碳酸鈣表面PH降至5.0～8.0，這種產品有較好的耐酸性、同時還有阻燃性，可廣泛用于橡塑、涂料、造紙和日化等行業中。
3.4偶聯劑對碳酸鈣的表面改性
偶聯劑是兩性結構化合物。這類的一端為極性基團，可以和碳酸鈣顆粒表面的官能團反應，形成穩定的化學鍵，而另一端可與有機高分子發生化學反應或物理纏繞，從而把兩種極性差異大的材料緊密結合起來，并具有很好的相容性，且賦予復合材料較好的物理、機械性能。CaCO3用偶聯劑主要有鈦酸酯和鋁酸酯兩類。
（1）鈦酸酯偶聯劑
鈦酸酯偶聯劑是美國Kenrich石油化學公司70年代開發的新型偶聯劑，是碳酸鈣等無機填料廣泛應用的表面改性劑。
基本結構：
式中R和R′分別代表短碳鏈烷烴基和長碳鏈烷烴基，X為聯接鈦中心帶有功能性的基團，一般為C、N、P、S等元素，Y為固化反應基團，一般為羥、氨基和環氧基等雙鍵基團，1≤m≤4，m+n≤6，(RO)m為鈦酸酯與碳酸鈣等無機填料反應的官能團。
目前有四種類型：
改性CaCO3的機理：
鈦酸酯改性碳酸鈣一般用液體石臘或無水乙醇作溶劑，鈦酸酯用量為碳酸鈣的0.5—3%，溫度一般為100-120℃，以噴霧或液滴形式加入到捏合機中。
（2）鋁酸酯對CaCO3的表面改性
鋁酸酯偶聯劑有與碳酸鈣表面反應活性大、色淺、無毒、熱分解溫度高、使用時無需溶解稀釋等優點。
結構通式:
CaCO3表面由于水解而產生的羥基和鋁酸酯偶聯劑親水的烷氧基發生鍵合，并附著在碳酸鈣表面上，彌補了碳酸鈣粒子表面的晶格缺陷，表面極性減弱，并更多地以原生態粒子或低團聚粒子狀態存在。
四、無機物
塑料填充改性中無機填料一般不采用無機物做為表面處理劑，如果是填料是有機的例如淀粉、木粉等，有時表面處理也會使用到一些無機物作為處理劑。
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文章來源：PVC技術及人才交流 編輯：青島賽諾
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