1、塑料改性是继聚合方法之外又一个获得新性能树脂的简捷而有效的方法。从20世纪70年代以来国内外工程塑料的新品种几乎没有增加，但能够满足各种用途的新牌号(品级)改性塑料却层出不穷，这主要得益于共混、合金、增强、复合技术和塑料助剂技术的发展和加工新技术的应用。 在所有塑料的改性方法中最具吸引力的是通过添加其他组分，用共混等物理方法实现的改性。它具有效果明显、工艺简单、成本低等优点。塑料改性所用的添加剂种类很多，有如增韧剂(抗冲击改性剂)、相容剂、纤维增强剂、矿物填充剂、阻燃剂、抗静电剂、润滑剂、增塑剂、抗氧化剂、防老化剂、着色剂、成核剂等。5.1 增韧剂增韧剂 增韧剂是用于改善塑料的冲击性能，即提高
2、塑料韧性的一种添加剂。塑料增韧是高分子材料研究的重要内容。 聚合物增韧的主要方法有共混弹性体增韧、添加刚性粒子增韧、形态控制增韧、交联增韧和低发泡增韧等，其中最有效的增韧方法仍为共混弹性体增韧。近年来刚性粒子增韧发展也较快，常用的增韧剂有弹性体、高韧性塑料、超微细无机填料、针状(长径比)纤维等。增韧剂的种类增韧剂的种类 1. 弹性体增韧材料弹性体增韧材料 增韧剂主要改善脆性塑料的冲击性能，因此几乎所有柔性材料都可以作为脆性材料的增韧剂，关键是多相组份的相容性。只有具有好的相容性的增韧体系才能达到良好的增韧目的，因此塑料的增溶剂常与相容剂配合使用。1）高抗冲击性树脂。例如氯化聚乙烯（CPE）、苯
3、乙烯丁二烯嵌段聚合物（SBS）、改性石油树脂（MPR）等。其中，MPR的成本较低。2) 高抗冲击橡胶。例如乙丙橡胶(EPR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)、丁苯橡胶、天然橡胶、顺丁橡胶、聚异丁烯橡胶和丁二烯橡胶等。2 刚性增韧材料刚性增韧材料 刚性增韧材料可分为无机刚性 增韧材料和有机刚性增韧材料两大类。 目前得到广泛应用的有超细碳酸钙、滑石粉、二氧化硅、聚甲基丙烯酸甲酯、PS、苯乙烯丙烯腈共聚物（SAN）等。52 相容剂相容剂 在改性塑料中，塑料合金是由多种聚合物混合而制成的，具有单一聚合物所无法达到的优良物理性能，并能够很快满足各种市场的要求，因此越来越受到重视，尤其是在通
4、用工程塑料方面发展迅速。 采用物理共混方法制造聚合物合金，关键是要解决聚合物之间的相容性。所谓相容性是指聚合物两相之间相互融合的程度和分散的状态，相容性好的聚合物混炼后可以达到分子级别的分散，并形成均相结构，聚合物的两相间接触面积大，黏力强，可以形成细分散结构，而又保持微相分离的状态；相容性不好的聚合物经过混炼后，各种聚合物成分独立地凝集成团，两相处于分离状态，两相界面很小，聚合物之间黏结力弱，因此易发生分层、剥离现象。因此聚合物相容化的办法是在聚合物共混中加入相容剂。 相容剂是在共混的聚合物组分之间起到所谓“偶联作用的共聚物，它又称为增容剂、界面乳化剂等。STHG0G两组分相容两组分相容两组
5、分不相容两组分不相容0G高分子的相容性包含两层意思： a.指热力学上的互溶性，即指链段水平或分子水平上的相容； b.指热力学意义上的混溶性，即混合程度的问题。 由于高分子混合时的熵变值S很小，而大多数高分子高分子间的混合是吸热过程，即H为正值，要满足G小于零的条件较困难，也就是说，绝大多数共混聚合物不能达到分子水平的混合，而形成非均相的“两相结构”。 改善相容性，加入第三组份增容剂是有效途径。增容剂可以是与A、B两种高分子化学组成相同的嵌段或接枝共聚物。观察共混物的透光性TEM (Transmission electron microscopy)透射电镜和SEM (Scanning elect
6、ron microscopy)扫描电镜观察分散相粒子大小和分布测量共混物的 Tg - 玻璃化转变温度 (Glass transition temperature）的变化是判别相容性的有效的方法。wa共混体系仅呈现一个Tg，认为是分子水平相容的。wb若呈现两个Tg，向中间靠拢，认为是部分相容的。c若呈现两个Tg， Tg不变，认为是完全不相容。透明：相容性好浑浊：相容性差421 相容剂的作用原理相容剂的作用原理 在聚合物共混过程中，相容剂的作用有两方面的含义：一是使聚合物易于相互分散以得到宏观上均匀的共混产物；另一个是改善聚合物体系中两相界面的性能，增加相间的黏合力，并具有长期稳定的性能。改善聚合
7、物之间相容性的方法较多。 相容剂分子中具有能与共混各聚合物组分进行物理的或化学的结合的基团，是能将不相容或部分相容组分变得相容的关键。由于相容剂种类、制造方法较多，产品的结构不一，因此各种相容剂在聚合物共混物中的作用机理是完全不同的。1 非反应型相容剂的作用原理非反应型相容剂的作用原理 非反应型相容剂一般包括能起增容作用的嵌段共聚物和接枝共聚物。如在聚合物A和聚合物B不相容共混体系中，加入AbB(A与B的嵌段共聚物)或AgB(A与B的接枝共聚物)，可在两相界面处起到“乳化作用”或“偶联作用”，使两者的相容性得以改善。其增容作用可以概括为：降低两相之间界面能；在聚合物共混过程中促进相的分散；阻止
8、分散相凝集；强化相间黏结。如用于PS/PE合金的相容剂PSPE嵌段共聚物和PSgPE接枝共聚物。2 反应型相容剂的作用原理反应型相容剂的作用原理 反应型相容剂主要是一些含有可与共混物组分起化学反应的官能团的共聚物，它们特别适合于那些相容性差且带有易反应官能团的聚合物之间共混的增容。反应增容的概念包括：外加反应型相容剂与共混物组分反应而增容；使共混聚合物组分官能化，并凭借相互反应而增容。 反应型相容剂带有具有一定反应活性的基团是其有增容效果的关键，常见的反应活性基团有马来酸酐、环氧基和氧氮杂茂戊环等。具有这些反应基团的相容剂与聚合物共混时在热、力的作用下，会与共混组分之间发生如下类型的反应，从而
9、达到增容目的。1）羧基或酸酐与胺基反应类型 例如羧化PE或乙烯甲基丙烯酸无规共聚物P(ECOMMA)作为相容剂，增容PEPA共混体系即是该类反应。酸酐比羧酸更有活性，用马来酸酐接枝的接枝聚合物常用于含PA类共聚物的共混增容。其中X可为醋酸乙烯、丙烯酸丁酯或丙烯酸乙酯等。 2）环氧基与氨基或羧基或酸酐的反应例如将主干为PS并含有PS支链和环氧基的相容剂加入到PA6PPO共混体系中的增容反应，即属于此类反应。53 纤维增强剂纤维增强剂1.玻璃纤维（玻璃纤维（用量最大、价格最便宜）用量最大、价格最便宜）1）玻璃纤维的分类）玻璃纤维的分类（1）以不同的来区分：玻璃纤维玻璃纤维 玻璃纤维玻璃纤维 玻璃纤
10、维是最常用的塑料增强材料，可占塑料用增强材料的95以上。用玻璃纤维增强的环氧树脂称为玻璃钢，是一种通用的工程材料。 无碱玻璃纤维（通称通称E玻纤）玻纤） 是以钙铝硼硅酸盐组成的玻璃纤维，这种纤维强度较高，耐热性和电性能优良，能抗大气侵蚀，化学稳定性也好(但不耐酸)。 现在，国内外大多数都使用这种玻璃纤维作为复合材料的原材料。 目前，国内规定其碱金属氧化物含量不大于0.5，国外一般为1左右。 中碱玻璃纤维它是指碱金属氧化物含量在11.5 12.5之间的玻璃纤维。国外没有这种玻璃纤维，它的主要特点是耐酸性好，但强度不如E玻 璃纤维高。它主要用于耐腐蚀领域中，价格较便宜。有碱玻璃纤维 此种玻璃由于含
11、碱量高，强度低，对潮气侵蚀极为敏感，因而很少作为增强材料。特种玻璃纤维 如由纯镁铝硅三元组成的高强玻璃纤维，镁铝硅系高强高弹玻璃纤维，硅铝钙镁系耐化学介质腐蚀玻璃纤维，含铅纤维，高硅氧纤维，石英纤维等。（2）以单丝直径分类）以单丝直径分类玻璃纤维单丝呈圆柱形，以其直径的不同可以分为以下几种：粗粗纤维：纤维：30 um；初级初级纤维：纤维：20 um;中级中级纤维：纤维：10 20 um ；高级高级纤维：纤维：3 10um (亦称亦称纺织纺织纤维纤维)。 用于玻璃钢的用于玻璃钢的纤维直径纤维直径逐渐逐渐向粗的方向向粗的方向发展，纤维直径为发展，纤维直径为14-24um，甚至达，甚至达27um。2
12、）玻璃纤维的拉伸强度）玻璃纤维的拉伸强度 玻璃纤维的最大特点是拉伸强度高。一般玻璃制品的拉伸强度只有40 100 MPa，而直径3 9 um的玻璃纤维拉伸强度则高达1500 4000 MPa，较一般合成纤维高约10倍，比合金钢还高2倍。一般情况，玻璃纤维的拉伸强度随直径变细而拉伸强度增加，如下表所示：玻璃纤维拉伸强度与直径的关系玻璃纤维拉伸强度与直径的关系玻璃纤维本身为极性材料，表面十分光滑，对非极性树脂如PP、PE等，两者之间的相容性差。为此在加入树脂中之前，需要进行表面处理或加入相容剂，表面处理可用偶联剂。2.碳纤维碳纤维 碳纤维是由有机纤维经固相反应（高温碳化和石墨化） 转变而成的纤维状
13、聚合物碳，其碳含量在其碳含量在90%以上。以上。制备碳纤维的有机纤维主要有有三种： 人造丝(粘胶纤维)；聚丙烯腈(PNN) 纤维；沥青。其中，制造高强度、高模量碳纤维多选为原料。1）制备）制备2）碳纤维的分类）碳纤维的分类性能分类性能分类高性能碳纤维高性能碳纤维高强度高强度(HS)，超高强度，超高强度(VHS)，高模量高模量(HM)，中模量（，中模量（MM)低性能碳纤维低性能碳纤维耐火纤维，碳质纤维，石墨纤维等耐火纤维，碳质纤维，石墨纤维等根据碳纤维的性能可分为：按功能可分为：碳纤维功能碳纤维功能受力结构用碳纤维受力结构用碳纤维耐焰碳纤维耐焰碳纤维活性碳纤维（吸附活性）活性碳纤维（吸附活性）导
14、电用碳纤维导电用碳纤维润滑用碳纤维润滑用碳纤维耐磨用碳纤维耐磨用碳纤维 碳纤维的应力应变碳纤维的应力应变曲线是一条直线，纤维在曲线是一条直线，纤维在断裂前是弹性体，断裂是断裂前是弹性体，断裂是瞬间开始和完成的。瞬间开始和完成的。 碳纤维的力学性能除碳纤维的力学性能除取决于纤维的结构外，与取决于纤维的结构外，与纤维的直径等有关。一般纤维的直径等有关。一般作为结构材料用的碳纤维作为结构材料用的碳纤维直径为直径为6m11m。3）碳纤维的力学性能）碳纤维的力学性能4）碳纤维的化学性能）碳纤维的化学性能具有高的比强度和高模量，热膨胀系数小，尺寸稳定性好。被大量用具有高的比强度和高模量，热膨胀系数小，尺寸
15、稳定性好。被大量用作作复合材料的增强材料。用碳纤维制成的树脂基复合材料比模量比钢的增强材料。用碳纤维制成的树脂基复合材料比模量比钢和铝合金高和铝合金高5倍，比强度高倍，比强度高3倍以上，同时耐腐蚀、耐热冲击、耐烧蚀倍以上，同时耐腐蚀、耐热冲击、耐烧蚀性能均优越，因而在航空和航天工业中得到应用并得到迅速发展。性能均优越，因而在航空和航天工业中得到应用并得到迅速发展。碳纤维增强聚合物基复合材料（CFRP） CFRP在民用在民用飞机中的应用飞机中的应用CFRP在空间站大型结构在空间站大型结构以及太阳能电池支架中的应用以及太阳能电池支架中的应用3.高性能有机纤维高性能有机纤维芳香族聚酰胺纤维芳香族聚酰
16、胺纤维高强高模聚乙烯（超高分子量聚乙烯）高强高模聚乙烯（超高分子量聚乙烯）聚苯并噁唑纤维聚苯并噁唑纤维PBOPBONylon & PolyesterFor TextileNylon & Polyester For IndustrialAramid(Kevlar)Polyarylate Ordinary Fiber60kg150kg320kgSuper PolyethylenePBO FiberCarbon Fiber Super Fiber440kg590kg700kg高性能纤维强度高性能纤维强度 Up to what weight could a filament of 1mm2 in se
17、ctional area support? 几种高性能纤维的性能比较几种高性能纤维的性能比较 品种品种 比重比重 强度强度 模量模量 伸长伸长 熔点熔点 (g/cm(g/cm3 3) (GPa) (GPa) (%) ) (GPa) (GPa) (%) （ C C） HSHMPE 0.97 3.5 160 2.5 140HSHMPE 0.97 3.5 160 2.5 140 芳芳 纶纶 1.441.44 2.8 132 2.5 560 2.8 132 2.5 560 碳纤维碳纤维 1.78-1.85 14-22 300-1000 0.5-1.4 1.78-1.85 14-22 300-1000
18、0.5-1.4 聚芳酯聚芳酯 1.4 4.1 134 3.0 380 1.4 4.1 134 3.0 380 杂环杂环PBI 1.43 0.38 5.7 25-30 450PBI 1.43 0.38 5.7 25-30 450 PBO 1.59 5.5 350 2.5 650 PBO 1.59 5.5 350 2.5 650 高强高强PVA 1.32 2.1 46 4.9 245PVA 1.32 2.1 46 4.9 245氧化铝纤维氧化铝纤维 4.0 2.9 250 1.54.0 2.9 250 1.5 钢纤维钢纤维 7.867.86 2.8 2.8 225 225 1.11.1160016
19、00是指日前巳工业化是指日前巳工业化生产并广泛应用的生产并广泛应用的。国外商品牌号叫国外商品牌号叫，我，我国暂命名为国暂命名为，有时也称，有时也称。 这三种牌号纤维这三种牌号纤维的用途各不相同。的用途各不相同。主要用于主要用于橡胶增强橡胶增强，制造轮胎制造轮胎、三角三角皮带皮带、同步带同步带等；等；主要用于主要用于绳索绳索、电缆电缆、涂漆织物涂漆织物、带带和和带状物带状物，以及，以及防弹背心防弹背心等。等。用于用于航空航空、宇航宇航、造船工业造船工业的复的复合材料制件。合材料制件。 A 、芳纶纤维的、芳纶纤维的； 、 芳纶纤维的芳纶纤维的； 、芳纶纤维的、芳纶纤维的。芳纶纤维的特点芳纶纤维的特
20、点是是。单丝强度。单丝强度可达可达3773 MPa；254mm长的纤维束的拉伸强度长的纤维束的拉伸强度为为2744 MPa，大约为铝的，大约为铝的5倍。倍。芳纶纤维的芳纶纤维的，大约为石墨纤维，大约为石墨纤维的的6倍，为硼纤维的倍，为硼纤维的3倍，为玻璃纤维倍，为玻璃纤维0.8倍。倍。的的，可达，可达1.27 1.577 MPa，比，比玻璃纤维玻璃纤维高一倍，为高一倍，为碳纤维碳纤维0.8倍。倍。的的在在3左右，接近左右，接近玻璃玻璃纤维纤维，高于其他纤维。，高于其他纤维。因此，因此，在高温作用下，不发生变形，在高温作用下，不发生变形，直至分解。直至分解。如，能长期在如，能长期在180下使用；
21、在下使用；在150下作用下作用一周后一周后、不会下降；即使在不会下降；即使在200下，下，一周后一周后15，4；另外，在低温另外，在低温(-60)不发生不发生亦不亦不。与与混杂将能大大混杂将能大大纤维复纤维复合材料的合材料的。 的的，比重为，比重为1.44 1.45，只，只有铝的一半。因此，它有高的有铝的一半。因此，它有高的与与。下表为芳纶纤维的基本性能下表为芳纶纤维的基本性能有有，当温度达，当温度达487 时尚时尚，但开始，但开始。具有良好的具有良好的性能，对性能，对中中性化学药品性化学药品的的一般是很强的，但易受一般是很强的，但易受各种各种，尤其是，尤其是；芳纶纤维的芳纶纤维的也不好，这是
22、由于在分子也不好，这是由于在分子结构中存在着结构中存在着；对纤维的影响，类似于对纤维的影响，类似于尼龙或聚酯尼龙或聚酯。在。在(20相对湿度相对湿度)下芳纶纤维的吸湿率为下芳纶纤维的吸湿率为1，但在，但在(85相对湿度相对湿度)下，可达到下，可达到7。芳纶纤维是芳纶纤维是对苯二甲酰对苯二甲酰与与对苯二胺对苯二胺的聚合体，的聚合体，经溶解转为经溶解转为液晶液晶纺丝而成。它的化学结构式如下：纺丝而成。它的化学结构式如下： 从上述化学结构可知，从上述化学结构可知，材料的材料的基体结构基体结构是是长链状长链状，即结构中含有，即结构中含有，其中至少，其中至少8585的的酰氨直接键合在芳香环上酰氨直接键合
23、在芳香环上. .键合在芳香环上键合在芳香环上刚硬的直线状分子键在刚硬的直线状分子键在是是高度定向高度定向的，各的，各聚合物链聚合物链是由是由作横向连结。作横向连结。这种在这种在和和，是造成芳纶，是造成芳纶纤维纤维的原因，即纤维的的原因，即纤维的，而，而。芳纶纤维的芳纶纤维的化学链化学链主要由主要由组成。这种组成。这种芳环结构芳环结构具有具有，并使，并使聚合物链聚合物链呈呈状态而不是状态而不是状状态，形成态，形成结构，因而纤维具有结构，因而纤维具有。由于由于具有具有，因此，它具，因此，它具有有、以及以及在很高温度下在很高温度下等特点。等特点。通过电镜对纤维观察表明，芳纶是一种通过电镜对纤维观察表
24、明，芳纶是一种的有规则的的有规则的。这种这种结构的模型，可以很好地解释结构的模型，可以很好地解释、及及的现象。的现象。目前，芳纶纤维的总产量目前，芳纶纤维的总产量43用于用于(芳纶芳纶-29)，31用于用于，17.5用于用于和和，8.5用于用于。 以以作为作为，作为作为所形所形成的成的，简称，简称KFRP，它在，它在航空航天方面航空航天方面的应用，仅次于的应用，仅次于，成为必不可少的材料。，成为必不可少的材料。聚乙烯纤维作为目前聚乙烯纤维作为目前一种有机一种有机纤维，它具有以下四个特点：纤维，它具有以下四个特点：、成本较低成本较低。通常情况下，通常情况下，的的大于大于106，纤，纤维的维的为为
25、3.5 GPa，弹性模量弹性模量为为116 GPa，为为3.4%，为为0.97 g / cm 3。可用于制做。可用于制做武器武器装甲装甲、防弹背心防弹背心、航天航空部件航天航空部件等。等。相比于其它各种纤维材料，相比于其它各种纤维材料，具有具有许多种许多种。如：高如：高、高、高以及以及、等。等。的不足之处：的不足之处：（约（约135）。 因此仅能在因此仅能在100以下使用。以下使用。 3 3 聚对苯撑并聚对苯撑并双恶唑双恶唑纤维（纤维（PBOPBO） 目前，目前，PBOPBO纤维它的强度、模量、纤维它的强度、模量、耐热性和难燃性都比有机纤维的耐热性和难燃性都比有机纤维的性能好许多，其强度和模量
26、更超性能好许多，其强度和模量更超过了钢纤维，它在火焰中不燃烧、过了钢纤维，它在火焰中不燃烧、不收缩而且仍然非常柔软。不收缩而且仍然非常柔软。应用：应用：PBOPBO纤维主要用于纤维主要用于耐热耐热的产业用的产业用纺织品和纺织品和纤维增强材料纤维增强材料这两个领域。这两个领域。在耐热难燃材料方面，在耐热难燃材料方面，PBOPBO可用可用作衬垫，用于铝型材、铝合金及玻璃作衬垫，用于铝型材、铝合金及玻璃制品等的成形过程。制品等的成形过程。PBOPBO是优秀的消防服材料。是优秀的消防服材料。在纤维复合材料方面，它可以替在纤维复合材料方面，它可以替代碳纤维，用于新型交通工具、宇宙代碳纤维，用于新型交通工
27、具、宇宙空间器、深海海洋开发等。空间器、深海海洋开发等。 其具体用途：其具体用途：PBOPBO纤维纤维 5.4 偶联剂偶联剂 聚合物基复合材料的基体是有机高分子材料，增强剂则主要是无机材料-如玻璃纤维、无机填料等。由于有机高分子材料和无机材料在结构性能上存在很大的差异，相互亲和力差,难以实现良好的界面结合。 为提高玻璃纤维或其他无机填料与基体树脂的界面结合力，常使用偶联剂。所谓偶联剂是分子中含有两种不同性质基团的化合物，其中一种基团可与增强材料发生化学或物理的作用，另一种基团可与基体发生化学或物理作用。通过偶联剂的偶联作用,使基体与增强材料实现良好的界面结合，从而显著提高复合材料的性能。偶联剂
28、主要分为有机硅烷偶联剂，钛酸酯类偶联剂等。1.有机硅烷偶联剂有机硅烷偶联剂 有机硅烷是一类品种很多，效果也很显著的表面处理剂，其一般结构通式为： R Rn nSiXSiX4-n4-n R为有机基团，是可与合成树脂作用形成化学键的活性基团,如不饱和双键、环氧基、氨基等；n1，2，3 绝大多数n1X为易水解的基团，如甲氧基、乙氧基等。X基团与玻璃纤维表面的作用机理：基团与玻璃纤维表面的作用机理： 硅烷偶联剂处理玻璃纤维通常经历四个阶段： 开始时在偶联剂Si上的三个不稳定的x基团发生水解； 随后缩合成低聚体； 这些低聚体与基质表面上的-OH形成氢键; 最后在干燥或固化过程中与基质表面形成共价键并伴随
29、着少量的水。 R基团与树脂基体的作用机理：基团与树脂基体的作用机理： 以以R基团为乙烯基基团为乙烯基CHCH2与不饱和聚酯树脂中的不饱和双与不饱和聚酯树脂中的不饱和双键的反应为例：键的反应为例：几种常见的有机硅烷偶联剂 KH-5503-氨丙基三乙氧基硅烷 NH2 (CH2)3Si(OC2H5)3 KH-5603-（2，3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷 KH-570 -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(OCH3)3 KH-792N-2-（氨乙基）-3-氨丙基三甲氧基硅烷 NH2(CH2)2 NH(CH2)3Si(OCH3)3 A-151 乙烯基三乙氧基硅烷
30、 CH2=CHSi(OC2H5)3 几种耐高温型偶联剂几种耐高温型偶联剂硅烷偶联剂的应用大致可归纳为三个方面： （1）用于玻璃纤维的表面处理，能改善玻璃纤维和树脂的粘合性能，大大提高玻璃纤维增强复合材料的强度、电气、抗水、抗气候等性能，即使在湿态时，它对复合材料机械性能的提高，效果也十分显著。目前，在玻璃纤维中使用硅烷偶联剂已相当普遍，用于这一方面的硅烷偶联剂约占其消耗总量的50，其中用得较多的品种是乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等 经每种偶联剂处理后的玻璃纤维，都有自己相应的树脂基体适用范围。经每种偶联剂处理后的玻璃纤维，都有自己相应的树脂基体适用范围。例如：例如：A151对对1，
31、2聚丁二烯树脂和丁苯树脂最有效；聚丁二烯树脂和丁苯树脂最有效；KH550对酚醛树脂、聚酰亚胺效果最好；对酚醛树脂、聚酰亚胺效果最好；KH560对环氧树脂最好对环氧树脂最好KH570对不饱和聚配树脂处理效果最好对不饱和聚配树脂处理效果最好（2）用于无机填料填充塑料。可预先对填料进行表面处理，也可直接加入树脂中。能改善填料在树脂中的分散性及粘合力，改善工艺性能和提高填充塑料（包括橡胶）的机械、电学和耐气候等性能。 （3）用作密封剂、粘接剂和涂料的增粘剂，能提高它们的粘接强度、耐水、耐气候等性能。 硅烷偶联剂往往可以解决某些材料长期以来无法粘接的难题。硅烷偶联剂作为增粘剂的作用原理在于它本身有两种基
32、团；一种基团可以和被粘的骨架材料结合；而另一种基团则可以与高分子材料或粘接剂结合，从而在粘接界面形成强力较高的化学键，大大改善了粘接强度。硅烷偶联剂的应用一般有三种方法：一是作为骨架材料的表面处理剂；二是加入到粘接剂中，三是直接加入到高分子材料中。从充分发挥其效能和降低成本的角度出发，前两种方法较好。后处理法后处理法前处理法前处理法迁移法迁移法玻璃纤维表面处理方法：玻璃纤维表面处理方法：后处理法：后处理法： 使用纺织型浸润剂的玻璃纤维及制品，在使用前原则使用纺织型浸润剂的玻璃纤维及制品，在使用前原则上都采用此法处理。目前普遍采用的一种方法。上都采用此法处理。目前普遍采用的一种方法。 处理方法：
33、分两步：（对于处理方法：分两步：（对于“纺织型浸润剂纺织型浸润剂”） 首先首先除去浸润剂除去浸润剂. . a a、洗涤法、洗涤法: :在皂水或有机溶液中清洗，然后烘干。在皂水或有机溶液中清洗，然后烘干。 b b、热处理法：（、热处理法：（250250450450） 1h1h。 第二步第二步用表面处理剂处理（要求产品质量较高时），用表面处理剂处理（要求产品质量较高时），处理步骤为处理步骤为: : 浸渍水洗烘干浸渍水洗烘干 前处理法前处理法 是适当改变浸润剂配方，使之既能满足拉丝、退并、是适当改变浸润剂配方，使之既能满足拉丝、退并、纺织各道工序的要求，又不妨碍树脂基体对玻璃纤维的浸纺织各道工序的要
34、求，又不妨碍树脂基体对玻璃纤维的浸润和粘结。将偶联剂加入到上述的浸润剂中，在拉丝过程润和粘结。将偶联剂加入到上述的浸润剂中，在拉丝过程中表面处理剂就被覆到玻璃纤维表面上。中表面处理剂就被覆到玻璃纤维表面上。 用这种被覆了增强型浸润剂的纤维织成的玻璃布称为用这种被覆了增强型浸润剂的纤维织成的玻璃布称为前处理布。前处理布。 与后处理法比较与后处理法比较 ： 1 1）、不需再做任何处理而可以直接应用）、不需再做任何处理而可以直接应用 ； 2 2）、可省去复杂的处理工艺及设备，使用方便）、可省去复杂的处理工艺及设备，使用方便 ； 3 3）、避免了因热处理而造成的纤维强度损失，是比较）、避免了因热处理而
35、造成的纤维强度损失，是比较理想的处理方法；理想的处理方法；缺点：缺点： 既要有处理效果，又要同时满足纺织工艺，和树脂基既要有处理效果，又要同时满足纺织工艺，和树脂基体要有良好的浸润以及满足制作玻璃钢各道工序的要求，体要有良好的浸润以及满足制作玻璃钢各道工序的要求，是一个比较复杂的综合技术问题。是一个比较复杂的综合技术问题。 迁移法迁移法 将化学处理剂直接加入到树脂胶液中进行整体掺和，在将化学处理剂直接加入到树脂胶液中进行整体掺和，在浸胶的同时将偶联剂施于玻璃纤维上，借处理剂从树脂胶液浸胶的同时将偶联剂施于玻璃纤维上，借处理剂从树脂胶液中到纤维表面的中到纤维表面的“迁移迁移”作用而与纤维表面发生
36、反应，从而作用而与纤维表面发生反应，从而在树脂固化过程中产生偶联作用。在树脂固化过程中产生偶联作用。 迁移法常与前处理法结合使用。迁移法常与前处理法结合使用。 迁移法比较适用于填料与树脂不便于分开的体系迁移法比较适用于填料与树脂不便于分开的体系. . 一般来说，迁移法处理的效果较前两种方法一般来说，迁移法处理的效果较前两种方法稍差稍差 优点优点: :工艺操作简便，不需要庞杂的处理设备，能源消耗也工艺操作简便，不需要庞杂的处理设备，能源消耗也大大降低。大大降低。 2.钛酸酯偶联剂钛酸酯偶联剂 (RO)为钛酸酯和无机填料进行化学结合的官能团； -Ti(Ox)部分为钛酸酯的有机骨架，与聚合物的羧基之
37、间进行相互交换，起酯基和烷基转移反应； X该部分是和分子核心软相结合的基团，对钛酸酯的性质有着重要影响； R是长链分子基团，起缠绕作用，能与热塑性树脂缠绕结合在一起，改善冲击性能； Y为胺基、丙烯酸、经基及末端氢原子等； m、n为官能团数。n2时为多官能团的钛酸酯，可与多官能团的热塑性及热固性树脂起作用。 根据分子结构及偶联机理，钛酸酯偶联剂可分为四种基根据分子结构及偶联机理，钛酸酯偶联剂可分为四种基本类型。本类型。1 1） 单烷氧基型单烷氧基型 是目前应用广泛的钛酸酯偶联剂，如三异硬酯酰基钛酸是目前应用广泛的钛酸酯偶联剂，如三异硬酯酰基钛酸异丙酯异丙酯(TTS)(TTS)。 适合范围：适合范
38、围： 用于不含游离水，只含化学键合水或物理结合水的干燥用于不含游离水，只含化学键合水或物理结合水的干燥填料体系。填料体系。 EgEg：碳酸钙、水合氧化铝等。碳酸钙、水合氧化铝等。 2 2） 单烷氧基焦磷酸酯基型单烷氧基焦磷酸酯基型适合范围适合范围：用于含湿量较高的填料体系，如陶土、滑石粉等。用于含湿量较高的填料体系，如陶土、滑石粉等。三三( (二辛基焦磷酰氧基二辛基焦磷酰氧基) )钛酸异丙酯钛酸异丙酯(TTOPP385)(TTOPP385)就是典型的就是典型的单烷氧基焦磷酸酯基型偶联剂。单烷氧基焦磷酸酯基型偶联剂。 单烷氧基钛酸酯与填料表面的反应原理为：3 3） 螯合型螯合型 适用范围：适用范
39、围：用于高湿填料和含水聚合物体系。用于高湿填料和含水聚合物体系。EgEg：湿法二氧化硅、陶土、滑石粉、硅酸铝、水处理玻璃纤湿法二氧化硅、陶土、滑石粉、硅酸铝、水处理玻璃纤维、炭黑等。维、炭黑等。这类偶联剂分两种基本类型：这类偶联剂分两种基本类型：螯合螯合100100型型和和螯合螯合200200型型。 反应示意如下反应示意如下 ： 螯合螯合200200型与填料表面的反应式型与填料表面的反应式: : 4 4） 配位体型配位体型其中其中OROR可与填料表面的羟基发生反应，其偶联机理与单烷可与填料表面的羟基发生反应，其偶联机理与单烷氧基钛酸酯偶联剂类似，适用于许多填充体系。氧基钛酸酯偶联剂类似，适用于
40、许多填充体系。 钛酸酯偶联剂的应用方法钛酸酯偶联剂的应用方法预处理法和直接处理法预处理法和直接处理法 （1 1） 预处理法预处理法方法方法： 将钛酸酯偶联剂与惰性溶剂，如白油、石油醚、变压器将钛酸酯偶联剂与惰性溶剂，如白油、石油醚、变压器油等稀释，配成一定浓度，然后与无机粉体填料均匀混合，油等稀释，配成一定浓度，然后与无机粉体填料均匀混合，在在120120左右干燥，最后与基体树脂及其他添加剂均匀混合。左右干燥，最后与基体树脂及其他添加剂均匀混合。作用作用： 使使钛酸酯钛酸酯先与无机粉体填料发生偶联作用，提高了偶联先与无机粉体填料发生偶联作用，提高了偶联剂的分解温度，同时也避免了偶联剂与其他物质发生不必要剂的分解温度，同时也避免了偶联剂与其他物质发生不必要的副反应，保证了偶联效果。的副反应，保证了偶联效果。 （2 2 ） 直接法直接法 将钛酸酯偶联剂、无机填料、基体树脂、各种助剂直接一将钛酸酯偶联剂、无机填料、基体树脂、各种助剂直接一次性混合。次性混合。特点特点：操作简便；：操作简便；注意注意：必须严格控制工艺条件，否则：必须严格控制工艺条件，否则钛酸酯钛酸酯偶联剂会分解失偶联剂会分解失效，降低偶联效果。效，降低偶联效果。
