1、? 18 ?江西化工2001年第4期無機(jī)填料的改性鄒蔚（南昌市化工原料廠南昌 330077）摘 要:本文綜述了對(duì)無機(jī)填料進(jìn)行表面改性的目的、方法，工藝以及對(duì)改性結(jié)果的表征等，并指岀了今后的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞:無機(jī)填料 聚合物 改性? 18 ?江西化工2001年第4期? 18 ?江西化工2001年第4期用。19*M-2010 China Academic Journal Elec ironic Pul預(yù)處理法是在填料與樹脂基料混合前，預(yù)先對(duì)填1 前言無機(jī)填料例如碳酸鈣、云母、硅灰石、滑石、高嶺土 等因?yàn)榫哂歇?dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，能改善聚合物的力 學(xué)性能、加工性能和熱性能等，在聚合物中的應(yīng)用發(fā)展 很快

2、。無機(jī)填料在聚合物復(fù)合材料中的作用,概括起 來就是增量、增強(qiáng)和賦予新功能，但是，由于無機(jī)填料 與有機(jī)高聚物相溶性甚差，如果直接添 加，會(huì)造成分散 不均，而且粒徑大 者還會(huì)成為復(fù)合材料中的應(yīng)力集中 點(diǎn)，成為材料中的薄弱環(huán)節(jié)，這些弊端不但限制了填料 在聚合物中的添加量，而且還嚴(yán)重影響制品性能，所以 通過對(duì)無機(jī)填料進(jìn) 行表面改性，改變了無機(jī)填料原有 的表面性質(zhì)，改善了無機(jī)填料 與聚合物的親合性、相溶 性，以及加工 流動(dòng)性、分散性，還可以提高填料 聚合 物相界面之間的結(jié)合力，使復(fù)合材料的綜合性能得到 顯著的提高，從而使非功能的無機(jī)填料轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ芴?料。近年來，隨著聚合物復(fù)合材 料的迅猛發(fā)展，無機(jī)填 料

3、的表面改性技術(shù)也受到了前所未有的關(guān)注。2無機(jī)填料的表面改性方法無機(jī)填料的表面改性方法，按作用效果或?qū)嵤└?性的手段等進(jìn)行 分類，有多種分類方法。本文將其概 括地分為物理法、化學(xué)法和機(jī)械力化學(xué)方法 3大類。2 1 物理法凡是不用表面改性劑而對(duì)填料 實(shí)施表面改性的方 法，都可歸于物理法，例如高聚物涂敷改性和高能改性 方法等。涂敷改性是借助粘附力用高聚 物或樹脂等對(duì)粉體 進(jìn)行包覆改性的方法高能表面改性是利用等離子 體、電暈放電、紫外線 等手段對(duì)填料進(jìn)行表面改性的方 法。該方法 改性效果 好，但工藝復(fù)雜，成本高，目前在工業(yè)生產(chǎn)中還無法應(yīng)2 2 化學(xué)法利用各種表面改性劑或化學(xué)反應(yīng)對(duì)填料進(jìn)行表面 改性的方

4、法，通稱為化學(xué)法。目前用得最多的表面改 性劑是表面活性劑和偶聯(lián)劑。兩者的改性機(jī)理很相 似，都是處理劑分 子一端的極性基團(tuán)與填料表面發(fā)生 物理吸附或化 學(xué)反應(yīng)而連接在一起，而另一端的親油 性基團(tuán)能與樹脂基體進(jìn)行物理纏繞，從而在無機(jī)填料 和有機(jī)高聚物之 間架起一座 分子橋！，增強(qiáng)了高聚物 基體和填料之間的相互作用，改善了制品性能。常用的偶聯(lián)劑有硅烷類、鈦酸酯類、鋁酸酯類、硼 酸酯類、磷酸酯類和鋯鋁酸酯 類等，常用的表面活性劑 為硬脂酸及其鹽類、酯類等。一般說來，偶聯(lián)劑種類 多，適用范圍廣，改性效果較好，但價(jià)格昂貴。2 3機(jī)械力化學(xué)改性法通過粉碎、磨碎、摩擦等機(jī)械方法，使填料晶格結(jié) 構(gòu)、晶型等發(fā)生變

5、化，體系內(nèi)能增大，溫度升高，促使粒 子融解、熱分解，產(chǎn)生游離基或離子，增強(qiáng)填料表面活 性，促使填料和其它物質(zhì)發(fā)生 化學(xué)反應(yīng) 或相互附著，達(dá) 到表面改性的目的，這種表面改性方法即為機(jī)械力化 學(xué)改性。在我國現(xiàn)階段的生產(chǎn)實(shí)踐中，物料的超細(xì)粉碎和 表面改性是兩 道獨(dú)立的工序，而機(jī)械力化學(xué)改性可使 超細(xì)粉碎和表 面改性合二為一，能大大地簡(jiǎn)化生產(chǎn)工 藝，降低生產(chǎn)成本，被認(rèn)為是一種最 具應(yīng)用價(jià)值的高效 改性方法，我國在這方面的研究剛剛起步。3無機(jī)填料的表面改性工藝填料表面改性 工藝直接影響到最終的改性效果， 常用的表面改性工藝可歸納為 3種:無機(jī)填料、預(yù)處理 法、共混法和母料法。31無機(jī)填料預(yù)處理法料進(jìn)行表

6、面改性處理的工藝。預(yù)處 理又可分為干法和 濕法兩種。干法是將改性劑直接或加入少 量隋性溶劑稀釋后 噴淋于粉體表面，充分摻混后 進(jìn)行干燥 或其它處理，國 內(nèi)所用的干法改性設(shè)備多為高速攪拌機(jī)。干法具有操 作簡(jiǎn)單,表面改性劑含量可精確控制等優(yōu)點(diǎn)。濕法是將表面 改性劑直接加到礦物漿料中，一般 僅限于脂肪酸等水溶性表面改性 劑。濕法處理包覆較 均勻,但存在生產(chǎn)工藝煩瑣、效率低、成本高等缺點(diǎn)。3 2 共混法共混法是聚合物生產(chǎn)過程中直接將樹脂、填料和 表面改性劑等一并加入反應(yīng)器中進(jìn)行共混的方法,常 用的設(shè)備是高速捏合機(jī)。3 3母料法母料法是將填料、改性劑、助劑和載體樹脂制成母 料,再在樹脂中使用的方法，這是

7、國內(nèi)外應(yīng)用填料的主 要形式之一。母料 法所用設(shè)備為混煉機(jī)、切粒機(jī)和螺 桿擠出機(jī)。4無機(jī)填料表面改性的表征無機(jī)填料表面改性的表征方法很多，可歸納為直 接法和間接法兩種。4 1 直接法直接法又可細(xì)分為3種：4 1 1通過測(cè)定改性物料的接觸角、吸油率、平均 粒徑、堆積密度、濕潤(rùn)性、浸漬熱等參數(shù)來表征填料表 面改性效果。4 1 2用紅外光譜分析、熱重差熱分析等現(xiàn)代測(cè) 試手段對(duì)表面改性機(jī)理進(jìn)行分析，并評(píng)判改性效果。4 1 3用沉降性質(zhì)、吸附試驗(yàn)、活化指數(shù)等來評(píng)判 表面改性效果。4 2間接法通過測(cè)定聚合物復(fù)合材料的力學(xué)性能和加工性能 乃至電性能等可以間接表征填料的改性效果。5結(jié)束語無機(jī)填料的表面改性一直是

8、廣 大科技工作者共同 關(guān)注的對(duì)象，隨著新工藝、新產(chǎn)品的不斷推岀，不但擴(kuò) 大了表面改性的范圍，增強(qiáng)了表面改性 的效果，而且使 聚合物復(fù)合材料的性能不斷提高。 表面改性技術(shù)正在 日漸成熟,但國內(nèi)在此方面的研究還停留在淺層次的 應(yīng)用階段，尚存在不足：(1) 對(duì)表面改 性機(jī)理和界面性質(zhì)的研究不多也不 深入。(2) 無機(jī)填料 的表面改性和超微粉碎還是脫節(jié)的 兩個(gè)獨(dú)立工序，表面改性效果不盡人意，與發(fā)達(dá)國家的 差距還很大。參考文獻(xiàn)1鄭桂兵等碳酸鈣填料的表面改性及應(yīng)用礦產(chǎn)綜合利用1995,(1)2沈鐘 固體表面改性及其應(yīng)用 化工進(jìn)展 1993, (5)3郭寶華等 丙烯酸 改性 聚丙烯/ CaCO復(fù)合材 料的研

9、究 塑料 1992,(2)? 18 ?江西化工2001年第4期? 18 ?江西化工2001年第4期Surface Modification Of Inorganic FillersZou Wei(Na nCha ng Chemistry Material Factory Nan Cha ng 330077)Abstract This paper summarizes inorganic fillers, the purposes, methods, tech no logies of surface modification of fillers as well as the evaluation on final results, and the paper points out the future di rections of development.Keywords