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粉体表面改性剂大全,配方都在这里了!

粉体的表面改性主要是依靠表面改性剂在粉体颗粒表面的吸附、反应、包覆或包膜来实现的。因此,表面改性剂对于粉体的表面改性或表面处理具有决定性的作用。
 
目前,市场上常用的表面改性剂主要有偶联剂、表面活性剂、有机低聚物、不饱和有机酸、有机硅、水溶性高分子、超分散剂以及金属氧化物及醇盐。
 
1、硅烷偶联剂
 
硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物,其通式为RSiX3,式中R代表与聚合物分子有亲和力或反应能力的活性官能团,如氧基、巯基、乙烯基、环氧基、酰胺基、氨丙基等;X代表能够水解的烷氧基,如卤素、烷氧基、酰氧基等。
 
品种:氨基硅烷(SCA-1113、SCA-1103、SCA-603、SCA-1503、SCA-602、SCA-613等);环氧基硅烷(KH-560、SCA-403等);硫基硅烷(KH-590、SCA-903、D-69等);乙烯基硅烷(SCA-1603、SCA-1613、SCA-1623等);甲基丙基酰氧基硅烷(SCA-503);硅烷酯类(SCA-113、SCA-103等)。

适用对象:石英、二氧化硅、玻璃纤维、高岭土、滑石、硅灰石、氢氧化铝、氢氧化镁、云母、叶蜡石、凹凸棒石、海泡石、电气石等。
 
选择硅烷偶联剂对无机粉体进行表面改性处理时一定要考虑聚合物基料的种类,也即一定要根据表面改性后无机粉体的应用对象和目的来仔细选择硅烷偶联剂。
 
2、钛酸酯偶联剂
 
钛酸酯偶联剂的通式为(RO)M-Ti-(OX-R’-Y)N,式中1≤M≤4,M+N≤6;R-短碳链烷烃基;R’-长碳链烷烃基;X-C、N、P、S等元素;Y-羟基、氨基、双键等。按其化学结构可分为3种类型:即单烷氧基型、鳌合型和配位型。
 
品种:单烷氧基型(NDZ-101、JN-9、YB-203、JN-114、YB-201、T1-1、T1-2、T1-3等);螯合型(YB-301、YB-401、JN-201、YB403、JN-54、YB404、JN-AT、YB405、T2-1、T3-1等);配位型(KR-41B、KR-46等)。

适用对象:碳酸钙、碳酸镁、氧化镁、氧化钛、氧化铁、滑石、硅灰石、重晶石、氢氧化铝、氢氧化镁、叶腊石等。
 
钛酸酯偶联剂在使用过程中应特别注意以下几个问题:
(1)严格控制温度、防止钛酸酯偶联剂分解。
(2)尽量避免与具有表面活性剂的助剂并用,因为它们会干扰钛酸酯偶联剂在界面上的偶联反应。如果必须使用这些助剂时,应在无机粉体、偶联剂和聚合物基料充分混合后再加入这些助剂。
(3)多数钛酸酯偶联剂能不同程度地与酯类增塑剂发生酯交换反应。因此,加药顺序应注意避免首先与酯类增塑剂接触,以避免发生副反应而失效。
(4)注意均匀分散。只有钛酸酯偶联剂的均匀分散和与无机粉体颗粒的均匀作用才能达到均匀包覆改性和减少钛酸酯偶联剂的用量。
(5)注意技术结合,提高偶联效果。如钛酸酯偶联剂与其他表面改性剂的并用能产生协同效应和降低改性成本。
 
3、铝酸酯偶联剂
 
铝酸酯偶联剂的化学通式为:

Dn代表配位基团,如N、O等;RO-为与无机粉体表面活泼质子或官能团作用的基团;COR’为与高聚物基料作用的基团。
 
品种:DL系列:411-A、411-B、411-C、411-D、412-A、412-B、414、481、881、882、452、471、472等;F系列:F-1、F-2、F-3、F-4等;H系列:H-2、H-3、H-4;L系列:L-1A、L-1B、L-1H、L-2、L-3A。

适用对象:重质碳酸钙、轻质碳酸钙、碳酸镁、磷酸钙、硫酸钡、硫酸钙、滑石粉、石棉粉、钛白粉、氧化锌、氧化铝、氧化镁、铁红、铬黄、炭黑、白炭黑、立德粉、云母粉、高岭石、膨润土、炼铝红泥、叶蜡石粉、海泡石粉、硅灰石粉、粉煤灰、玻璃粉、玻纤、氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑、聚磷酸铵、偏硼酸锌等。
 
4、锆铝酸盐偶联剂
 
锆铝酸盐偶联剂是由水合氯化氧锆、氯醇铝、丙烯醇、羧酸等为原料合成的,分子结构中含有两个无机部分(锆和铝)和一个有机功能配位体。
 
根据分子中的金属含量(无机特性部分的比例)和有机配位基的性质,锆铝酸盐偶联剂可分为7类,分别适用于填充聚烯烃、聚环氧树脂、尼龙、丙烯酸类树脂、聚氨酯、合成橡胶等的无机填料的表面处理。

5、铝钛复合偶联剂
 
品种:FT-1、FT–2。
 
适用对象:滑石、硅灰石、氧化铁、高岭土、高岭土、海泡石、云母、叶蜡石等
 
6、表面活性剂
 
表面活性剂分子由性质截然不同的两部分组成,一部分是与油或有机物有亲和性的亲油基(也称憎水基),另一部分是与水或无机物有亲和性的亲水基(也称憎油基)。可分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂。
亲水基可与无机粉体表面发生物理、化学作用,吸附于颗粒表面,亲油基朝外,无机粉体表面由亲水性变为疏水性,从而改善无机粉体材料与有机物的亲和性,提高其在塑料、橡胶、胶粘剂等高聚物基复合材料填充时的相容性和在涂料中的分散性。
 
阴离子表面活性剂品种:硬脂酸(盐)、磺酸盐及其脂、高级磷酸酯盐。
适用对象:轻质碳酸钙、重质碳酸钙、硅灰石、膨润土、高岭土、氢氧化镁、滑石、叶蜡石等。
 
阳离子表面活性剂品种:高级胺盐(伯胺、仲胺、叔胺及季铵盐)。
适用对象:轻质碳酸钙、重质碳酸钙、硅灰石、膨润土、高岭土、氢氧化镁、滑石、叶蜡石等。
 
非离子表面活性剂品种:聚乙二醇型、多元醇型。
适用对象:轻质碳酸钙、重质碳酸钙、硅灰石、膨润土、高岭土、氢氧化镁、滑石、叶蜡石等。
 
7、水溶性高分子
 
水溶性高分子又称水溶性树脂或水溶性聚合物,是一种亲水性的高分子材料,在水中能溶解形成溶液或分散液。水溶性高分子可以分为三大类,即天然水溶性高分子、半合成水溶性高分子和合成水溶性高分子。目前,粉体表面改性用的主要是合成水溶性高分子的聚合类树脂。
 
品种:聚丙烯酸(盐)、聚丙烯酸(盐)及其共聚物、聚乙烯醇、聚马来酸等。

适用对象:碳酸钙、磷酸钙、硅灰石、滑石、铁红、颜料等。
 
8、有机硅
 
有机硅是以硅氧烷链为憎水基、聚氧乙烯链、羧基、酮基或其他极性基团为亲水基的一类特殊类型的表面活性剂,俗称硅油或硅树脂。
 
品种:二甲基硅油、甲基硅油、羟基硅油、含氢硅油等。

适用对象:二氧化硅、高岭土、颜料等。
 

9、不饱和有机酸和有机低聚物

 

不饱和有机酸作为无机填料的表面改性剂一般带有一个或多个不饱和双键或多个经基,碳原子数一般在10以下。一般来说,酸性越强,越容易形成离子键。
 
不饱和有机酸品种:丙烯酸、甲基丙烯酸、定烯酸、马来酸、肉桂酸、衣康酸、山梨酸、氯丙烯酸等。
适用对象:长石、陶土、红泥、氢氧化铝、二氧化硅等。
 
聚烯烃低聚物有较高的黏附性能,可以和无机粉体较好地浸润、黏附、包覆。因此,常用做涂料消光剂(一种高孔体积沉淀二氧化硅)的表面包覆改性剂。
 
有机低聚物品种:无规聚丙烯、聚乙烯蜡、环氧树脂等。
适用对象:二氧化硅、云母、碳酸钙等。

10、超分散剂
 
超分散剂除了广泛应用于油墨和涂料工业外,用于陶瓷粉体分散,可提高分散体系固体含量,增加稳定性,消除陶瓷结构微观不均匀性;用于复合材料中,超分散剂不仅可以增加填料填充量,而且可以提高填料的分散度,增强填料与高聚物基料界面之间的结合力,改善复合材料的力学性能。

11、无机表面改性剂
 
沉淀包膜改性常用无机表面改性剂,其改性的物料(基质)一般也是无机物。
 
品种:钛盐、铬盐、铁盐、硅酸盐、铝盐、镁盐、锆盐、锌盐、镉盐等。


适用对象:云母、高岭石、滑石、钛白粉、氧化铝、氧化镁、颜料等。
 
最后,要强调的是,表面改性剂配方(品种、用量和用法)具有针对性很强,即具有一把钥匙开一把锁的特点。因此,在选择表面改性剂时,应尽可能选择能与粉体颗粒表面进行化学反应或化学吸附的表面改性剂,同时,还必须考虑粉体原料的性质、产品用途、产品质量标准或要求、改性工艺以及成本、环保等因素。

 

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