⑴ 熱固性酚醛樹脂飽和度偏低的原因
脲醛樹脂存在初粘差、收縮大、脆性大、不耐水、易老化、釋放甲醛和固化放出甲醛污染環境,損害健康等缺點,必須對其進行改性,提高性能,擴大應用。而就其改性方法簡單羅列如下:
1、提高初粘性
提高脲醛樹脂的初粘性,可加入聚乙烯醇、聚乙二醇、羥甲基纖維素等改性劑,但這些物質價格較高,因此可選用澱粉類物質,尤其是澱粉在脲醛樹脂合成開始就加入,效果更好。在合成過程中澱粉可能發生水解作用,生成各種糊精等,由於澱粉相對分子質量很大,溶解後粘度也很大,加入少量就可製得粘度較大的脲醛樹脂。同時澱粉分子鏈上的羥基、羥甲基以及因水解產生的醛基等可能參與脲醛樹脂的合成反應,不僅提高了初粘性,而且粘接強度和儲存穩定性也有提高。
2、減小收縮性
脲醛樹脂固化收縮率大,容易產生裂紋,膠層產生內應力,使粘度強度下降。為了降低脲醛樹脂固化時的收縮率,通常向樹脂膠液中加入一些填充劑,如麵粉、澱粉、血粉和a-纖維素粉、木粉、豆粉等。
3、降低脆性
為了降低脆性,提高韌性可加入聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛溶液、聚醋酸乙烯乳液、VAE溶液等,同時也可提高初粘性和耐老化性。
4、改進耐水性
在合成脲醛樹脂時加入少量的三聚氰胺、苯酚、間苯二酚、烷基胺、糖醛等都能有效地改進脲醛樹脂的耐水性。加入硫酸鋁、磷酸鋁等作為交聯劑,也可明顯提高耐水性。在調膠時加入木粉、麵粉、豆粉、氧化鐵、膨脹土等填料,也能提高耐水性。
採用苯酚改性脲醛樹脂,在樹脂中引入苯環結構,封閉了樹脂的吸水基團,使樹脂的耐水性和耐老化性顯著改善。也可將間苯二酚或三聚氰胺加入固化劑組分之中,還可將丙烯酸酯共聚乳液與脲醛樹脂共混都可以提高耐水性。
5、提高粘接強度
採用多元復合添加劑如聚乙烯醇和苯酚,可改善脆性,提高耐水性和粘接強度。再採用中性-弱酸-弱鹼復合工藝,在中溫下進行反應,製得的脲醛樹脂剪切強度是原脲醛膠的10倍以上,耐水性和耐沸性大為提高。
脲醛樹脂根據不同的使用要求,加入改性劑後可明顯改善性能。
⑵ 定晴橡膠配方里加酚醛樹脂起什麼作用
一般在丁腈膠裡面起增硬劑為主,粘合劑為輔作用; 酚醛樹脂可以在丁腈膠里做硫化劑使專用屬(很少使用此硫化體系).
酚類和醛類的縮聚產物通稱為酚醛樹脂,其合成和固化過程遵循體型縮聚反應的規律。控制不同的合成條件(如酚和醛的比例,所用催化劑的類型等),可以得到熱塑性或熱固性酚醛樹脂。在酚醛樹脂的生產過程中,常加入不同的油改性劑以增加樹脂在橡膠中的溶解性
⑶ 什麼物質可以溶解塑料
http://www.bondch.com/lunwen/yuanqing/12.htm
廢聚苯乙烯泡沫塑料再生膠粘劑的研究
鮑春陽
(黑龍江省石油化學研究院,黑龍江 哈爾濱 150040)
摘要:聚苯乙烯泡沫塑料由於其質輕、堅固、吸震、低吸潮、易成型及良好的耐水性、絕熱性、價格低等特點,被廣泛地應用於包裝、保溫、防水、隔熱、減震等領域。PS大都是一次性使用,廢棄在自然界中既不能腐爛轉化,又不能自行降解而消失,這樣既浪費了寶貴的不可再生資源,又造成了嚴重的環境污染。本論文就是以節約資源、保護環境,變廢為寶為目的,研究了以廢PS為主要原材料,經改性劑改性,制備兩種低毒性、低成本、性能好的膠粘劑。其中一種是以環氧樹脂及甲苯二異氰酸酯作為改性劑的溶劑型多功能膠粘劑,可用於金屬、陶瓷、玻璃、木材等的粘接,拉伸剪切強度大於4.7MPa;另外一種是以丙烯酸丁脂和醋酸乙烯脂的混合單體作為改性劑的接枝共聚乳液型膠粘劑,其性能優於市售的乳白膠,壓縮剪切強度高達10.4MPa,價格僅為乳白膠的70%。
關鍵詞:廢聚苯乙烯泡沫塑料;改性劑;膠粘劑
1 引 言
1.1 國內外現狀
聚苯乙烯泡沫塑料(Expanded Polystyrene,簡稱EPS)是現代塑料工業發展中的新型材料,它的生產自1951年西德巴斯夫公司發明可揮發性聚苯乙烯珠粒發泡成型法,到七十年代美國發明一步成型法以來得到了迅速的發展。1985年我國相繼從美國、日本引進五套聚苯乙烯泡沫生產裝置,促進了我國塑料工業的發展。聚苯乙烯泡沫塑料是當今世界上應用最廣泛的塑料之一,由於它具有良好的耐水性、絕熱性、絕緣性、低吸濕性以及較強的抗震強度,及其質輕、堅固、易成型、價格低等特點,被廣泛地應用於包裝、保溫、防水、隔熱、減震、裝璜、餐飲業等領域,滲透入國民經濟的各個部門。據統計,近十年
來,我國聚苯乙烯塑料年平均消費量增長10%。1990年已達21.7萬噸,隨著電子儀表、家用電器工業的迅速發展及西部大開發的推進,EPS的用量會越來越大[1],預計到2005年,我國將需要聚苯乙烯泡沫塑料120萬噸。聚苯乙烯泡沫塑料大部份都是一次性使用,數以百萬噸的白色垃圾散於自然界中,既不能腐爛轉化,又不能自行降解而消失,這樣,一方面造成嚴重的環境污染,另一方面也是寶貴的不可再生資源的浪費。如何合理地、有效地回收利用廢棄聚苯乙烯泡沫塑料已引起包括我國在內的世界各國科研工作者的普遍重視。從七十年代開始,日本、西歐和美國就相繼對塑料廢料進行工業化處理,到九十年代,綜合利用廢舊塑料的技術已趨於成熟,產業化高達80%,截止到1999年,美國塑料廢棄物回收率達50%,英國達80%,日本達49%,義大利不僅回收本國的塑料垃圾,還從歐洲其它國家進口廢舊塑料進行再生利用。我國從80年代末期開始起步研究廢棄塑料的回收再利用技術,進入九十年代以後,研究開始活躍起來,技術產業化率還很低,每年大約僅有15%的廢棄塑料得到回收[2],其餘大都被掩埋。聚苯乙烯泡沫的密度很小,只有0.02-0.04g/cm3,因此,體積非常龐大,會佔用大面積土地,而且當泡沫塑料進入土壤以後,基本上不會被微生物降解,使土壤中的空氣、水分、養分等不能正常的循環交換,而且它還會逐漸釋放出一些有害物質,從而影響到生態系統的正常循環,使掩埋處及其周圍方圓面積內的土地土質變差,造成悲劇[3]。
1.2 聚苯乙烯泡沫塑料的回收利用
有關聚苯乙烯泡沫塑料的回收利用已先後出現了不少專利和研究報道,其應用技術主要集中在以下幾個方面[4-9]:
1.用於製造輕質建築材料。用可發性聚苯乙烯的預發泡顆粒或以破碎成小塊的聚苯乙烯泡沫廢棄物為主體補加不同的填料,使用不同的粘結劑製成各種輕質的建築材料。比如,用碎木絲為填料,以水泥為粘結劑,加水混合,然後模塑成各種形狀的輕質水泥隔板,或製成人造木材;內襯鐵絲支架製成的輕質泡沫板可以做為牆板、檯面,或裝飾板;用膨脹珍珠岩做填料能製成屋頂隔熱板;以泥土為粘接劑兼填料,與聚苯乙烯泡沫顆粒等量均勻混合並壓製成型,乾燥後煅燒,可製成供高層建築用的輕質大砌塊,或地下滲排廢水的透水管;以廢尼龍絲為填料可製成輕質抗彎澆鑄材料等等。這種回收方法工藝簡單,可回收量大,投資小,是一種較好的回收利用方式,唯一不足就是產品的技術附加值較小。
2.用於製造通用型苯聚乙烯。將聚苯乙烯泡沫廢棄物經高溫消泡冷卻後,機械破碎,擠塑成條,再切粒製成通用型聚苯乙烯。這種方法的主要問題是再生料的外觀可能是由於廢棄泡沫破碎前未洗凈以及在烘焙擠塑過程中局部溫度過高等原因而呈棕色,失去了新聚苯乙烯無色透明的特點。其抗沖擊性能也較差,只能用做一些低值塑料零件,很難與一般塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯製品媲美。
3.用於再制可發性聚苯乙烯。用廢棄PS泡沫循環再制EPS或再模製泡沫製品,應該說是廢PS泡沫最合理的利用方向。因為廢聚苯乙烯泡沫材料除表面受環境污染略變質外,內部還保持著原有聚苯乙烯泡沫的性能,這就為多次利用創造了條件。只有這樣,重新模塑或製造EPS才能最好地發揮聚苯乙烯泡沫的多方面優良特性。利用廢聚苯乙烯泡沫製造EPS或再模塑有下列幾種方法:第一,溶解聚合法。將廢烙泡沫材料溶解於苯乙烯單體中,加入分散劑使PS的苯乙烯溶液成珠粒狀懸浮在水中,加熱使其聚合,然後加發泡劑,繼續聚合製成珠粒發泡料。本方法的優點是利用廢PS代替了部分苯乙烯,可使成本降低,缺點是要消耗苯乙烯單體,同時也受到PS表面清潔度不穩定對引發劑活性的影響,很難製得均勻一致的產品。第二,球化再發泡法。是將通用型的聚苯乙烯切成圓柱形粒料,懸浮在分散劑的水溶液中,加熱使圓柱體熔融球化,再降溫加壓加發泡劑,冷卻後經過濾、洗滌和低溫乾燥製成EPS珠粒[10],本方法的關鍵在於原料的質量,否則難以保證新制EPS的質量。第三,珠粒破碎再模塑法。是在液體介質中選用合適的軟化劑,表面活性劑和消泡劑,將大塊廢PS泡沫選擇性地破碎到直徑4-8mm的球形珠粒,加發泡劑後再模塑成泡沫製品。本法工藝簡單,消耗的附加材料少,模製成品的各項物理性能與原廢料接近,而且投資小,效益大,值得推廣。
4.溴化改性制備阻燃劑。聚苯乙烯分子中含有苯環結構,苯環上的氫原子可被親電試劑取代。有人將回收的聚苯乙烯泡沫塑料清洗乾燥後溶於二氯甲烷溶液中,在三氯化鋁催化下,與液溴發生親電取代反應而製得阻燃劑溴化聚苯乙烯。含溴量可高達6%。可作為聚氯乙烯、ABS、聚丙烯等塑料製品的阻燃。與其它有機阻燃劑相比,溴化聚苯乙烯用量低,阻燃效果好,燃燒過程中不釋放二(口惡)英等有毒致癌物質,特別是與三氧化二銻並用,其協同阻燃效果更好,是一種性能良好的阻燃劑。用該工藝制備的溴化聚苯乙烯,性能可以與商品溴化聚苯乙烯阻燃劑相媲美,而且成本低[11]。但因為阻燃劑本身的用量就不是很大,因此此法不能滿足大量廢PS的回收工作。
5.熱分解技術。一方面,可裂解製造苯乙烯單體,即把廢聚苯乙烯泡沫塑料在加熱條件下,選擇合適的催化劑使其裂解生成苯乙烯單體。在苯乙烯供應比較緊張的情況下,利用聚苯乙烯泡沫廢棄物解聚製造苯乙烯,以滿足市場的需要,是一條合理的利用途徑。美國、法國、和日本等也進行過大量實驗,但未見有工業化的報導。解聚製造苯乙烯主要問題是苯乙烯的轉化率比較低,在較好的情況下也不過70%左右,一般僅在40%左右,轉化率低,不僅影響生產成本,而且留下的殘渣還給裂解設備的清洗和連續運轉造成困難[12]。另一方面,可裂解制油。將泡沫塑料隔絕空氣加熱或在水汽下加熱分解可得到低分子量烴的混合物,再用催化劑分解重整,可得不含硫的汽油餾份和煤油餾份及部分氣體。1kg塑料可得11油品,其餘主要是殘炭[13]。日本在這方面研究較多,我國在這方面也取得一定成效,現在正在進行產業化。
6.燃燒回收能源。由於聚苯乙烯泡沫的主要成份是碳和氫,它可以燃燒且總熱值(大約是4600kJ/kg),大於標准煤(大約2600kJ/kg)和燃料油(大約4400kJ/kg)。因此經焚燒處理利用其燃燒熱也是一條有效途徑。這種方法,被許多資金雄厚、設備先進的發達國家採用。比如日本剛管公司用廢塑料代替焦炭做煉鐵的燃料和還原劑;法國一空調公司開發一種用廢塑料焚燒產生的熱量生產蒸汽的新工藝,蒸汽可供給生產之用,這樣可節約能源。但就我國情況看,焚燒法還較其它方法落後。塑料燃燒時發熱量大,普通爐子易燒壞而且不易燃燒完全,要專門設計燃燒爐,設備維修費用較大,同時燃燒產生的氣體易造成二次污染,還要進行處理。
7.接枝改性制備塗料。塗料的制備均由基料添加顏料經攪拌研磨而成。基料為成膜物,聚苯乙烯泡沫由有機高分子組成,經溶劑溶解以後可以作為塗料的基料,其耐水性和絕緣性良好。但用PS作基料制備的塗料附著力和成膜性很差,只要將其進行改性處理並添加適量的交聯劑,增塑劑,以改善其成膜性能及膜層質量,這樣就可以製成各類塗料。比如,李良波等將廢聚苯乙烯泡沫塑料粉碎後溶於二甲苯中,加入引發劑,在一定溫度下滴入丙烯酸進行接枝改性反應,得組份甲;將石油瀝青溶於二甲苯,得組份乙;將水、乳化劑以及助劑混合均勻得份丙;將上述三種成份在乳化釜中進行共乳化,製得防水塗料。丙烯酸分子在聚苯乙烯的分子鏈上的接枝,不僅增強了塗膜的附著力,而且提高了乳液的穩定性。製得的塗料具有良好的耐熱性、低溫柔韌性和粘接強度。另外,用柔性的丙稀酸丁酯接枝在剛性的聚苯乙烯分子鏈上,可提高聚苯乙烯的柔韌性和附著力,與適當助劑配合,可製成性能良好的防腐塗料[14]。
1.3 聚苯乙烯泡沫改性膠粘劑的進展
膠粘劑在國民經濟各部門中都有重大作用。無論是航天、航空還是建築、裝璜都離不開膠粘劑。全世界膠粘劑的總產量在七十年代中期已接近500萬噸,近年來大約以每年增長30萬噸的速渡繼續增長。在全部膠粘劑產品中,建築用膠粘劑約佔25%-35%。隨著我國國民經濟的迅猛發展,建築用膠存在很大缺口,用廢PS制備膠粘劑滿足市場對質優價廉膠粘劑的需求,是一舉兩得的事情。我國科研工作者從80年代末起步從事這方面的研究,到九十年代末取得了一些成績。但研究空間仍很大。因此這是一個很好的研究方向,也是廢PS再生利用的最佳方向。
聚苯乙烯是一種無定型的線性非極性物質,它的分子中含有苯環,剛性大而柔性小,它在極性物質表面上粘接力很弱,用它直接製得的膠粘劑強度不夠而且膠層又硬又脆,因此需要在苯乙烯鏈節上引入極性和柔性基團,以增加柔順性提高粘接強度,這樣才能得到粘結力和附著力都很好的膠粘劑。利用廢聚苯乙烯泡沫制備膠粘劑的關鍵技術是改性劑的選擇。據文獻報道[15-35],有以下幾種改性劑:
1.鄰苯二甲酸酯改性。胡光軍利用增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯對聚苯乙烯泡沫塑料進行改性,溶劑為丙酮,用氧化鎂做填料,製得的膠粘劑可用於粘接揚聲器迴路,粘接成本降低約百分之七十;王秀岩將廢聚苯乙烯泡沫塑料粉碎後加入創新一號溶劑中溶解後加入鄰苯二甲酸二辛酯和香精,可製成不幹膠,這種不幹膠粘接效果好,可以重復使用,可用於各種標簽,商標及紙製品的粘接。
2.異氰酸酯改性。雷閻盈等研究了異氰酸酯改性PS制膠粘劑:PS溶於甲苯、丙酮和乙酸乙酯混合溶劑中,溶解完全後加入異氰酸酯反應一段時間後,再加入填料氧化鋅可製得固含量約30%的膠粘劑,該膠粘劑粘度為0.5-1 Pa.s,剪切強度為3.4MPa,不均勻剝離強度為1.2 KN/m,該膠可用於木材、紙製品、日用塑料、地毯背襯的粘接。
3.酚醛樹脂改性。酚醛樹脂分子結構中含有羥基,是聚苯乙烯泡沫塑料的優良改性劑。陸友玲等將聚苯乙烯泡沫塑料熔於甲苯、乙酸乙酯、丙酮和三氯甲烷混合溶劑中,充分攪拌後加入酚醛樹脂進行反應,製得乳白色PS改性膠粘劑。該膠粘劑的剪切強度為3.47MPa,不均勻剝離強度為14.8KN/m,可用於木材和日用品的粘接。商金明等研究表明,當酚醛樹脂與聚苯乙烯泡沫塑料用量相等時,它的粘接強度接近於酚醛樹脂膠粘劑。為了增加膠粘劑固化以後的韌性和對被粘物的粘接強度,可添加少量高分子交聯劑作為改性劑,這樣膠粘劑固化後在被粘接物表面形成一網狀分子層。李鍵等選擇了異氰酸酯和酚醛樹脂兩種含強極性基團的改性劑對廢聚苯乙烯泡沫塑料進行改性取得了良好的效果。將廢聚苯乙烯泡沫塑料溶解在甲苯、丙酮、氯仿、乙酸乙酯的混合溶劑中,完全溶解以後分離機械雜質,加入適當比例的交聯劑甲苯二異氰酸酯和酚醛樹脂,然後加填料製得粘稠狀紅色粘合劑,這種粘合劑的剪切強度可達3.72 MPa,不均勻扯離強度17.10KN/m。該膠粘劑可代替乳白膠用於木材粘接,效果良好,同時對塑料以及多孔物質也有較好的粘接性能。
4.松香樹脂改性。曲俊傑等研究了松香樹脂改性廢聚苯乙烯泡沫塑料制備膠粘劑。選用二甲苯為溶劑,所製得的膠粘劑可粘接瓷板、馬賽克和塑料地板等。陳震等研究了松香用量對PS改性膠粘劑性能的影響,同時考察了各種溶劑對PS改性膠粘劑粘接強度的影響。研究結果表明添加少量松香時有利於提高粘接強度,但由於松香中菲環易於解離,隨著松香用量增加,粘接強度反而降低;在所有溶劑中聚苯乙烯與乙酸乙酯混合改性後粘接強度最大。
5.苯乙烯-丁二烯-苯乙稀(SBS)嵌段共聚物改性。苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的苯乙烯嵌段與聚苯乙烯的結構相似,相容性好,因此用SBS嵌段共聚物作PS改性劑,可以提高膠粘劑的剝離強度,降低膠層的硬度和脆性。包其富選擇乙酸乙酯、120號汽油、甲苯、松節油為混合溶劑,以SBS嵌段共聚物為改性劑,松香樹脂為增粘劑,製得膠粘劑剪切強度達4.43 MPa,不均勻剝離強度為1.4KN/m。該膠粘劑可用木材、瓷磚等材料的粘接,既可代替聚醋酸乙烯酯乳白膠用於傢具和玩具的粘接,也可替代氯丁膠用於木材的封邊。
6.馬來酸酐改性。孟躍中等將廢聚苯乙烯泡沫塑料溶於有機溶劑中,加入引發劑、順丁烯二酸酐進行接枝反應,然後與聚乙烯醇的水溶液在乳化裝置內乳化,製得PS改性白膠,剪切強度在3.92MPa以上,成本僅為聚醋酸乙烯酯乳液的三分之一,而且生產工藝簡單,生產周期短。
7.聚乙烯醇縮醛改性。石生勛採用甲苯、70號汽油做混合溶劑,將廢聚苯乙烯泡沫塑料溶解以後,加入聚乙烯醇縮醛進行改性,得到白色稠狀的膠粘劑,這種粘劑最大特點是使用溫度寬,-40-40℃均可使用,且剪切強度一直保持在8.7 MPa,而市售的白乳膠只能在0-40℃之間保持9.0MPa的強度。
8.聚乙烯醇改性。陳恩德用二甲苯將聚苯乙烯泡沫塑料完全溶解以後加入聚乙烯醇進行改性,可製得醫用密封膠,這種醫用密封膠不與福爾馬林發生反應,且耐熱、耐寒、不漏水。
9.活性單體接枝改性。廢聚苯乙烯與活性單體接枝共聚,可在苯乙烯鏈節上接枝活性基團,從而利用廢聚苯乙烯泡沫塑料製取性能良好的膠粘劑。有專利報道,100份PS溶於芳烴、氯代烴混合溶劑中成為膠液,加活化劑氯化亞銅,引發劑過氧化苯甲酸丁酯,升溫到90-120℃,加入20-30份丙烯腈、丙烯醇單體,接枝反應2小時,使聚苯乙烯接枝上極性基團從而改變PS的性質,然後加入石棉粉或硅酸鈣,形成一種耐水性好、粘接力強的白色稠狀膠粘劑。其耐水性和剪切強度分別是聚醋酸乙烯酯乳白膠的10倍和3倍以上,該PS膠粘劑可作為木材、傢具和日常生活用膠,也可用於粘接水泥製品、地板、壁紙及各種織物。在聚苯乙烯大分子上接枝丙烯腈、丙烯醇,能明顯提高其粘接性,但加入的單體比例甚高,這樣成本也就較高,而且丙烯腈單體的毒性也非常大,給生產帶來一定的困難。因此很難推廣應用。陳開來等研究了羧酸酯單體接技於苯乙烯鏈節上,成功地製得了建築內裝飾耐水膠粘劑。將廢聚苯乙烯泡沫塑料溶於甲乙兩種有機溶劑中製成膠液,在引發劑的作用下,與不飽和單體發生接枝共聚反應,在聚苯乙烯大分子鏈上接枝上極性基團,加入增粘樹脂,可製得棕色的膠液,剪切強度在4.4-4.7MPa,且其耐火性遠遠優於同類產品,浸水後強度能達到4.5 MPa,這樣製取的耐水膠可用於牆紙、瓷磚、拼花、地板的粘接。以1:1入摻入水泥中,施工性能較佳,且不影響粘接地板、瓷磚的性能。在上述的這些改性劑中,還沒有用環氧樹脂做改性劑的報道,環氧樹脂常被稱作「萬能膠」,對各種金屬和大部分非金屬材料都有良好的粘接性能,廣泛用於飛機、導彈、汽車、建築、電子電器和木材加工等工業部門,而且環氧樹脂膠具有工藝性能好、膠接強度高、收縮率小、耐介質性能優良、電絕緣性能良好等優點[43]。它的分子中也含有極性基團,如果能用它來改性PS膠液,應該會得到性能優良的改性PS膠。另一方面,環氧樹脂膠粘劑一般比較脆,因此加一種既能改善PS脆性,又可改善環氧樹脂脆性的增韌劑,就可解決這一問題。我最後選擇異氰酸酯達到了滿意的結果。既提高了粘接強度又縮短了固化時間,還能節省溶劑降低成本。此外,我還償試了在乳白膠配方的基礎上,大幅降低配方中單體的用量,用PS代替聚合單體,添加增塑劑,製得性能優於乳白膠的木材用膠粘劑。大大降低了市售乳白膠的成本,同時達到了廢物利用的目的。
2 PS改性膠粘劑的研製
2.1 溶劑型PS改性膠粘劑的研製
2.1.1 儀器及葯品 儀器:恆溫水浴;電動攪拌器;NDJ-1型旋轉粘度計;Instron 4467、4505通用材料試驗機;鼓風烘箱;SC-7型氣相色譜儀(氫焰鑒定器)。葯品:聚苯乙烯泡沫塑料;環氧樹脂(E-51);甲苯二異氰酸酯;偶氮二異丁氰;乙酸乙酯;甲苯;滑石粉;胺類固化劑。
2.1.2 實驗原理
聚苯乙烯是一種無定型線性非極性物質,其分子中含有苯環,剛性大而柔性小。在極性物質表面上粘接力很弱,用聚苯乙烯直接製得的膠粘劑強度不夠而且膠層又脆又硬。因此,需要在PS膠液中加入改性劑進行改性處理,在苯乙烯鏈節上引入極性基團,以增加柔順性,提高粘接強度。我選擇了環氧樹脂(E-51)及甲苯二異氰酸酯作為改性劑。在引發劑偶氮二異丁氰的作用下,甲苯二異氰酸酯先和聚苯乙烯發生反應。反應式如下:
(2)鏈自由基與甲苯2、4-二異氰酸酯進行交聯反應
(R代表苯甲基)
然後加人環氧樹脂,環氧樹脂的結構中含有-OH,異氰酸酯可與環氧樹脂中的-OH發生反應,反應通式如下:
這樣,異氰酸酯就先後使PS、環氧樹脂得到改性,並使二者產生部分交聯。
2.1.3 膠粘劑的配製
將反應容器放在恆溫水浴中,安裝好攪拌棒,加入100份混合溶劑(乙酸乙酯:甲苯=4:1),分批加入50份洗凈乾燥的廢聚苯乙烯泡沫碎料,邊加邊開
動攪拌,待全部溶解以後,逐漸升溫至70℃,加入0.5份引發劑偶氮二異丁腈,3份甲苯2、4-二異氰酸酯,於中速攪拌下反應大約1-1.5小時,再加0.5
份甲苯2、4-二異氰酸酯,降溫至50℃,加入10份環氧樹脂(6101),繼續反應1小時,降溫後加入10份填料,可製得微黃色粘稠膠液,此膠液用時需加入固化劑。
2.1.4 膠粘劑各項指標的測試方法
不揮發物含量按GB/T2793-95方法進行測定,粘度按GB/T2794-95方法進行測定,拉伸剪切強度按GB7124方法進行測定,膠粘劑中有害物質限量按GB18583-2001方法進行測定。
2.2 乳液型PS改性膠粘劑的研製
2.2.1 儀器及葯品
儀器:電動攪拌機;電熱套;四口燒瓶;球形迴流冷凝管;溫度計;滴液漏斗;Instron 4467、4505通用材料試驗機;鼓風烘箱;SC-7型氣相色譜儀;紅外光譜儀。
葯品:聚苯乙烯泡沫塑料;丙烯酸丁酯;醋酸乙烯酯;鄰苯二甲酸二辛酯;乙酸乙酯;甲苯;引發劑過硫酸銨;混合乳化劑(十二烷基硫酸鈉:OP-10=
1:2)
2.2.2 水劑PS改性膠的制備
於四口燒瓶中加入50份混合溶劑(乙酸乙酯:甲苯:4:1),分批於攪拌下加入40份洗凈晾乾粉碎的廢聚苯乙烯泡沫,逐漸升溫到40℃,待完全溶解成透明粘稠液體後,加入1份復合乳化劑,攪拌乳化30min,加入40份水(蒸餾水或去離子水)及4份混合單體(丙烯酸丁酯:酯酸乙烯酯=1:1),升溫到60℃,加大攪拌速度,再乳化30-40min,滴加部分引發劑(過硫酸銨10%溶液);反應時,有熱量放出,溫度開始自動升高,此時,加熱使溫度達到75℃,逐滴加入12份混合單體與80份水組成的溶液,在加入混合單體水溶液的過程中,每隔一段時間加入一部分引發劑(引發劑總量為1份),反應溫度應控制在75-85℃之間,全部加完以後(大約需1.5-2h),把剩餘引發劑全部加入,升溫到90℃保溫,待回收的溶劑達到加入量的80-85%時停止加熱,然後,冷卻到50℃,加入兩份增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯,攪拌均勻後,調節PH值到7左右,冷卻到室溫,得到白色粘稠液體。
2.2.3 PS改性乳液膠粘劑各項性能指標的測試方法
膠粘劑不揮發物含量按GB/T2793-95方法進行測定,膠粘劑旋轉粘度按GB/T2794-95方法進行測定,壓縮剪切強度按HG/T2727附錄B方法進行測定,灰份、PH值按GB11175方法進行測定,膠粘劑中有害物質限量按GB18583-2001方法進行測定。
3 結果與討論
3.1 溶劑型PS改性膠粘劑的結果與討論
3.1.1 所製得PS改性膠粘劑的各項技術性能見表1
3.1.2溶劑的選擇
聚苯乙烯泡沫塑料溶解於芳烴(如苯,甲苯,二甲苯等),氯代烴(如三氯甲烷,三氯乙烯),羧酸酯(如乙酸乙酯,乙酸丁酯),酮(如丙酮,丁酮)等大部
分有機溶劑中。選擇合適的溶劑溶解泡沫塑料,主要從以下幾個方面考慮:首先,所選擇的溶劑要對聚苯乙烯及新加入的改性劑有良好的溶解能力,對添料有良好的分散性能;其次,溶劑的性質最好對膠粘劑的性質有一定的改善作用;第三,所選用的溶劑要低毒,價廉,易得,安全。綜合考慮以上各因素,用乙酸乙酯或甲苯作溶劑比較適合。但又考慮到混合溶劑的溶解性較單一溶劑要好,並且由於沸點、揮發度、極性不同,通過改變混合比例,可以調節膠粘劑
的乾燥時間,滿足不同場合的需要,因此,選擇了乙酸乙酯和甲苯二者混合作為聚苯乙烯泡沫塑料的溶劑,這兩種溶劑的物理化學參數見表2。
聚苯乙烯的溶解度參數為9.11
3.1.3 溶劑比的選擇
採用乙酸乙酯與甲苯作為混合溶劑,乙酸乙酯含極性基團,對膠粘劑性能的改善有較大幫助,它沸點低,揮發快;甲苯是非極性物質,沸點高,揮發較
慢,兩者比例不同定會影響著改性PS膠的乾燥速度和粘附力,所以有必要選擇一個較為合適的溶劑比。
從圖中可以看出,隨著溶劑比的增大,也就是乙酸乙酯的比例上升時,改性液的剪切強度增大,到溶劑比為4:1此後,又有所下降。其原因可能是由於
乙酸乙酯的極性較大,一方面對賜有改性作用,另一方面,能與被粘材料的表面形成分子間的相互作用力,因此,提高了剪切強度;而且它揮發的較快,正
好滿足了環氧樹脂固化以後殘留溶劑少,而提高剪切強度的要求。因此,它比例增大而膠液強度上升。但乙酸乙酯比例太大時,由於它沸點低,揮發快,當
膠接邊緣固化以後,內部的溶劑有可能長期處於液態或半固態,影響粘接效果而使剪切強度略有下降。
3.1.4 改性劑甲苯二異氰酸酯用量對膠粘劑剪切強度的影響
甲苯二異氰酸酯是一種強極性物質,其改性效果極為明顯,只需極少量就可以明顯改善膠粘劑的性能,其不僅對聚苯乙烯有較好的改性作用,而且對環氧樹脂也有很好的改性作用。在廢聚苯乙烯改性反應中,改性劑TDI作用有兩個:一是在聚苯乙烯大分子中引入極性基團,使聚苯乙烯大分子鏈產生交聯,二是與環氧樹脂發生反應,改性環氧樹脂,並使環氧樹脂與聚苯乙烯兩者產生部分交聯。改性劑TDI的用量直接影響著改性PS膠的性質,如果改性劑用量少,則聚苯乙烯分子鏈上含極性基團少,交聯度不夠,韌性不足,且環氧樹脂也不能很好的被改性,膠層較脆;如果用量太多,又使物質交聯過度,甚至形成網狀體型結構,降低了剪切強度,實驗表明,改性劑用量為2.0%時,改性效果較好。如圖2
3.1.5 環氧樹脂的選擇及其用量對PS改性膠粘劑性質的影響
環氧樹脂常被稱作「萬能膠」,對各種金屬和大部分非金屬材料都有良好的粘接性能,廣泛用於飛機、導彈、汽車、建築、電子電器和木材加工等工業部門,而且環氧樹脂膠具有工藝性能好,膠接強度高,收縮率小,耐介質性能優良,電絕緣性能良好等優點。在PS膠改性劑中,有酚醛樹脂,松香樹脂,鄰苯二甲酸酯等,還沒有人償試用環氧樹脂來改性PS。因環氧樹脂中也有極性基團,應該對PS有良好的改性作用。因此,我償試了用環氧樹脂來改性PS。但單獨用環氧改性PS效果不好,膠層易脫膜,粘接強度不太大,且膠層較脆,這可能是由於兩者剛性都較大的因素造成的。我又在兩者中加入第三種改性劑,選用異氰酸酯獲得成功。環氧樹脂的用量對膠液性質也有影響,用量太小,強度不高,但用量稍大時,剪切強度反而下降,這可能是由於PS改性膠粘劑是溶劑型膠粘劑,而環氧樹脂固化後,有一部分溶劑仍殘留在膠層中,影響了膠粘劑的性能,這種影響隨環氧樹脂的加入量增大而更加明顯。況且,加入量太大成本也很高。環氧樹脂用量與膠粘劑性能的關系見表3
3.1.6 反應溫度對PS改性膠粘劑剪切強度的影響
首先,引發劑的分解需要能量,其次,PS的交聯反應也需要能量,因此,
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⑷ 熱固性酚醛樹脂的反應原理是什麼
熱固性酚醛樹脂的反應原理是什麼? 熱固性酚醛樹脂的制備過程分為三個階段。 (1)甲階酚醛樹脂酚和醛的反應是很復雜的,苯酚分子中酚羥基的對位和兩個鄰位(官能度等於3)的氫都能和甲醛(官能度等於2)反應,生成各種羥甲基酚的異構體。所生成的羥甲基酚異構體,除了能繼續和苯酚反應外,也可以與甲醛反應生成多羥基甲基酚。 上述各種羥甲基酚能相互反應,也能和酚、醛反應,生成甲階酚醛樹脂,此外,甲階還可能存在醚鍵結構,這是由於兩個酚醇間的兩個羥甲基縮聚反應。甲階的樹脂是線型結構,可用如下典型式表示。 甲階酚醛樹脂易溶於乙醇、丙酮等有機溶劑中,加熱時能熔融,具有熱塑性,這種狀態的樹脂又稱可溶(熔)性樹脂,可以改性劑配製改性酚醛樹脂膠黏劑。 (2)乙階酚醛樹脂將初期酚醛樹脂加熱至115〜14℃。可以進一步縮聚得到中間酚醛樹脂。這種樹脂的相對分子質量約為1000左右,聚合度為6〜7。它是不溶(熔)的高分子物質和一些游離酚及羥甲基酚的混合物。這種樹脂像彈性的高分子一樣,可拉成長絲,但冷卻後變成脆性的物質,僅能部分地溶解在丙酮及醇類溶劑中,其餘的樹脂溶脹。 (3)丙階酚醛樹脂中期酚醛樹脂繼續加熱縮合,反應物中羥基全部作用完,此時分子結構為網狀的最終產品,即丙階酚醛樹脂,達到不溶(熔)的硬化階段。丙階樹脂究竟是什麼結構,現在尚無定論,一般認為是因為生成了三面交聯的體型大分子,如 但也有人認為並非如此,因為酚醛樹脂的分子是很僵硬的,其僵硬性妨礙了生成深度的交聯,其所以不能熔化是因為分子在達到熔點以前就發生了熱分解的緣故。
⑸ 表面改性劑
一、概 述
礦物的表面改性,主要是依靠改性劑在礦粒表面吸附、反應、活化、包覆或包膜實現的。因此,表面改性劑對於礦物的表面改性或表面處理具有決定作用。
常用於礦物表面改性的改性劑主要有各種偶聯劑、表面活性劑、有機聚合物、不飽和有機酸、有機硅、金屬氧化物及其鹽等。幾種改性劑的實用范圍和主要特點見表 4 - 1。幾種主要填料礦物的化學改性實踐見表 4 -2。
表 4 -1 幾種改性劑的實用范圍和主要特點
表 4 -2 幾種主要填料礦物的表面改性實踐
二、偶聯劑
( 一) 偶聯劑的作用機理
由於非金屬礦與塑料是兩種不同性質的物質,它們之間有很大程度上的不相容性,再加之非金屬礦與塑料等的彈性模量不一致,界面間易產生剪切應力,影響其復合材料的力學性能。偶聯劑能把兩種不同性質的物質通過化學作用或物理作用結合起來,即它能把無機填料和有機高分子基料兩種不同性質的物質緊密地結合起來。因此,偶聯劑也是無機物和有機物界面間的橋梁。
界面擴散理論認為,對作填料用的礦物進行改性處理時,所有的偶聯劑不僅親無機端應與填料表面以化學鍵結合,而且另一端還應能溶解、擴散於樹脂的界面區域,在其與樹脂大分子鏈發生糾纏或形成化學鍵,即偶聯劑的親有機端應含有較長的柔軟碳氫鏈,以使形成柔性的有利於應力鬆弛的界面層,提高其吸收和分散沖擊能,使復合材料具有更好的抗沖擊性。
表面能理論認為,礦物填料屬高能表面,為提高它和高聚物基體的相容性,必須藉助偶聯劑的 - R 基降低其表面能。
( 二) 偶聯劑的種類
目前工業上用的礦物表面改性的偶聯劑,按其化學結構可分為三大類:
硅烷類: 適用於硅酸成分較多的無機填料: 玻璃纖維、石英粉、白碳黑、雲母、粘土。
鈦酸酯類: 適用的無機填料較廣。
鋯鋁酸鹽偶聯劑。
1. 硅烷偶聯劑
( 1) 硅烷偶聯劑的結構
圖 4 -6 甲氧基及乙氧基硅烷偶聯劑的結構式
硅烷偶聯劑的通式為RSiX3。
通式中R代表與聚合物分子有親和力或反應能力的有機官能團,例:氨基—NH2,乙烯基—CH2CH,甲基—CH3,環氧基—CH—CH2,氰基—CN等,可與有機分子反應或物理纏繞。
X代表水解性基團,能為水解的烷氧基,例:甲氧基—OCH3,乙氧基—OC2H5等。硅烷偶聯劑的結構式如圖4-6所示。
X基團水解後,在一定的條件下能與無機物表面的化學基團(OH—)起反應,形成牢固的化學鍵。這種具有兩性結構的物質能把兩種性質的物質結合起來。
進行偶聯時,首先X基水解形成硅醇,然後再與無機填料表面上的羥基反應,形成氫鍵並縮合成—SiOM共價鍵(M表示無機填料表面)。同時,硅烷各分子的硅酸又相互締合形成網狀結構的膜覆蓋在填料表面,使無機填料有機化。
( 2) 硅烷偶聯劑的作用機理
經硅烷偶聯劑處理的填料或增強材料 ( 如玻纖) 在提高復合材料性能方面的顯著效果,早已得到確認,偶聯劑的作用機理目前有很多理論,其中化學鍵理論是最老但仍然是最著名的理論。該理論認為: 硅烷偶聯劑含有化學官能團,它的一端與硅質填料 ( 如玻璃) 表面的硅醇基團反應生成共價鍵; 另一端又能與樹脂生成共價鍵。並提出了簡單的偶聯機理模型,見圖 4 -7。
圖 4 -7 硅烷偶聯劑的作用機理模型圖( 據吳森紀等,1990)
硅烷偶聯劑的疏水基性質也符合「相似相親」的原則。有機官能團R為乙烯基和甲基丙烯醯基時,對不飽和的聚酯和丙烯酸樹脂特別有效;當R為環氧基團時,對環氧樹脂效果特好,同時也適用於不飽和樹脂。含氨基的硅烷能和環氧樹脂、聚氨酯發生化學反應,對酚醛樹脂和三聚氰胺樹脂的固體也有催化作用,故適用於環氧、酚醛、三聚氰胺、聚氨酯等樹酯;含巰基的硅烷對硫化橡膠的偶聯效果最佳,故含巰基的硅烷偶聯劑是橡膠工業應用最廣的品種。
親水基,也稱水解性基團,該基團遇水可分解變成活性基團硅醇(≡Si—OH)。通過硅醇和無機礦物表面反應,形成牢固的化學結合或吸附於礦物表面。當X為—OCH3和—OC2H5時,水解速度緩慢,且水解產物醇為中性物質,因此可用水為介質進行表面改性。因乙氧基的體積比甲氧基的大,乙氧基硅烷在水中的溶解度較小,所以,目前趨向採用含乙氧基類硅烷偶聯劑。除此以外,還以—OC2H4OCH3作X基團,不僅保留其水解性,而且還能提高水溶性、親水性,應用時更為方便。應用硅烷偶聯劑的方法有兩種:一是將硅烷配成水溶液,用它處理無機填料或顏料後,再與有機高聚物或樹脂混合,即預處理法;另一種方法是將硅烷與填料及有機高聚物基料混合(即遷移法)。前一種方法處理效果較好,而後一種工藝較簡單。
硅烷偶聯劑的用量與偶聯劑的品種及填料的比表面積等有關,可按下式計算:
偶聯劑的用量=填料量(g)×填料比表面積(m2/g)/單位質量偶聯劑的最小包覆面積(m2/g)。常見硅烷偶聯劑的名稱、化學結構及最小包覆面積見表4-3。
表4-3常見硅烷偶聯劑的名稱、化學結構及最小包覆面積
(據鄭水林,1995;吳森紀等,1990;略有改動)
硅烷偶聯劑可用於許多無機礦物填料或顏料的表面處理,其中對含硅酸成分較多的石英粉、玻璃纖維、白炭黑等的效果最好。
2.鈦酸酯偶聯劑
鈦酸酯偶聯劑是美國Kenrich石油化學公司在20世紀70年代開發的一類新型偶聯劑,至今已有幾十個品種,是無機填料和顏料等廣泛應用的表面改性劑。
鈦酸酯偶聯劑可用通式(RO)mTi—(OX—R'—Y)n表示。
式中:1≤m≤4,m+n≤6;其中:
RO是可水解的短鏈烷氧基,能與無機物表面羥基起反應,從而達到化學偶聯的目的。m是該基團數。
Ti是偶聯劑分子的核心,—TiO—為酯基和烷基轉移和交換功能基團,是鈦酸酯的有機骨架,和聚合物羥基間進行交換,起酯基和烷基轉移反應。鈦和氧的結合鬆弛,體系中的有機酸容易游離出來作催化或緩效劑影響反應。
OX可以是羧基、烷氧基、磺酸基、磷基等,這些基團很重要,決定鈦酸酯所具有的特殊功能,如磺酸基賦予有機物一定的觸變性;焦磷醯氧基有阻燃、防銹和增強黏結的性能;亞磷醯氧基可提供抗氧、耐燃性能等,因此通過OX的選擇,可以使鈦酸酯兼具偶聯和其他特殊性能。
R'是長碳鏈烷基,碳數常為12~18。它和聚合物的鏈發生纏繞作用,藉助分子間的力結合在一起,從而可傳遞應力,提高沖擊強度、剪切強度和伸長率。此外,長鏈烴還可改變礦物的表面能,降低體系黏度,使高充填聚合物也能顯示出較好的熔融流動性,所以這種偶聯劑特別適用於聚烯烴之類的熱塑性樹脂。
Y為羥基、氨基、環氧基或末端氫原子等,這些活性基團連接在鈦的有機骨架上,能使偶聯劑和有機聚合物進行化學反應,通過偶聯劑使礦物和有機基體相結合。
n為官能團數目,當n>2時,為多官能團的鈦酸酯,但m+n<6。
根據分子結構及其偶聯機理,鈦酸酯偶聯劑分四種類型:單烷氧基型,單烷氧基焦磷酸酯型,螯合型和配位型。
(1)單烷氧基型鈦酸酯偶聯劑
適合於不含游離水,只含化學鍵合水或物理鍵合水的乾燥填料如碳酸鈣,以及水合氧化鋁等。單烷氧基型鈦酸酯偶聯劑除含三乙醇胺基(既屬單烷氧基型又屬螫合型)、焦磷酸酯基兩類外,大多耐水性差,只能在有機溶劑中溶解和包覆粉體物料。操作方法一般如下:先將單烷氧基型鈦酸酯偶聯劑溶解在少量甲苯、二甲苯等烴類溶劑中,然後和粉體物料在室溫下攪拌均勻,適當升溫,在90℃左右繼續攪拌混合半小時以上,保證鈦酸酯偶聯劑與粉體表面偶聯作用。如果沒有條件加溫,偶聯作用在室溫下也能進行,只是比較緩慢,最好在室溫下攪拌2小時然後放置過夜後再使用。一般講,溶劑用量大,對粉體的包覆效果較好,但多餘的溶劑必須除去。鈦酸酯偶聯劑用溶劑稀釋十分重要,它能使偶聯劑均勻包覆在粉體的表面。在實際生產中,根據具體情況,適量加入稀釋劑,才能達到均勻包覆的目的。
(2)單烷氧基焦磷酸酯基型偶聯劑
該類偶聯劑比一般單烷氧基型鈦酸酯耐水性好,適合於含濕量較高的礦物,如陶土、滑石粉等。在單烷氧基焦磷酸酯基型鈦酸酯偶聯劑中,除單烷氧基於礦物表面的烴基反應形成偶聯劑外,焦磷酸酯基還可分解形成磷酸,結合一部分水。
(3)螯合型
螯合型鈦酸酯偶聯劑具有極好的水解穩定性,適用於高含濕量填料和含水聚合物體系,且可在高溫狀態下使用。
螯合型鈦酸酯偶聯劑耐水性好,它可以溶解在有機溶劑中包覆粉體物料,也可以在水相中包覆粉體物料。但是,螯合型鈦酸酯偶聯劑大多不溶於水。一般可以採取3種方法使它分散在水相中:a.用高速分散器使之分散於水;b.使用表面活性劑使它分散於水;c.含有磷酸基、焦磷酸基及磺酸基的螯合型鈦酸酯可用膠類試劑使之季胺鹽化後溶解於水。
(4)配位型
配位體型鈦酸酯偶聯劑是為避免四價鈦酸酯在某些體系中的副反應,如在聚酯中的脂交換反應,在環氧樹酯中與烴基反應,在氨酯中與聚醇或異氰酸酯反應等而研製的。可見它適用多種礦物和聚合物,它對礦物的作用類似單烷氧基型鈦酸酯偶聯劑。
配位型鈦酸酯耐水性好。既可溶於有機溶劑後再包覆粉體物料,也可在水相中包覆粉體物料。配位型鈦酸酯大多數不溶解於水,通常使用表面活性劑、水性助溶劑使之溶解於水,或高速攪拌使其乳化分散在水中。
鈦酸酯偶聯劑的用量是要使鈦酸酯偶聯劑分子中的全部異丙氧基與無機填料或顏料表面所提供的羥基或質子發生反應,過量是沒有必要的。鈦酸酯偶聯劑的大致用量為填料或顏料用量的0.1%~3.0%左右。被處理填料或顏料的粒度越細,比表面積越大,鈦酸酯偶聯劑的用量就越大。最適當的用量可以用黏度測定法求得:高熔點的聚合物通常用低分子量的液體,如礦物油代替做模型試驗,鈦酸酯用量從填料重量的0.25%,0.5%,0.75%,1.0%,1.5%,2.0%及3.0%等做試驗,黏度下降最大點,就是較合適的鈦酸酯用量。
鈦酸酯偶聯劑在使用過程中應特別注意以下幾個問題:
1)嚴格控制使用溫度,防止鈦酸酯分解。
2)盡量避免與具有表面活性的助劑並用,因為它們會干擾鈦酸酯偶聯劑界面處的偶聯反應。如果必須使用這些助劑時,應在填料、偶聯劑和聚合物充分混合作用後再加入這些助劑。
3)加料順序應注意避免首先與酯類增塑劑接觸,以免發生酯交換反應而失效。
4)注意分散均勻。因鈦酸酯偶聯劑一般用量為0.5%~3%,不易與大量填料均勻混合,可採用適量稀釋劑及噴霧方法使其均勻分散混合。
5)注意技術結合,提高偶聯效果,如鈦酸酯與硅烷偶聯劑並用能產生協同效應。
三、表面活性劑
1.高級脂肪酸及其鹽
高級脂肪酸屬於陰離子表面活性劑,其分子通式為RCOOH。分子一端為長鏈烷基(C16~C18),其結構和聚合物相似,因而與聚合物有一定的相容性;分子一端為核基,可與無機填料或顏料表面發生物理、化學吸附作用。因此,用高級脂肪酸及其鹽,如硬脂酸處理無機填料或顏料類似偶聯劑的作用,有一定的表面處理效果,可改善無機填料或顏料與高聚物基料的親和性,提高其在高聚物基料中的分散度。此外,由於高級脂肪酸及其鹽類本身具有潤滑作用,還可使復合體系內摩擦力減小,改善復合體系的流動性能。
無機填料或顏料常用的高級脂肪酸及其金屬鹽類表面處理劑有:硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅等,用量約為填料或顏料重量的0.5%~3%,使用時可直接與無機填料、顏料混合分散均勻,也可將硬脂酸稀釋後噴灑在無機填、顏料表面,攪拌均勻後再烘乾,除去水分。
2.高級胺鹽
屬於陽離子表面活性劑,其分子通式為RNH(伯胺)、R2NH(仲胺)、R3NH(叔胺)等。高級胺鹽的烷烴基與聚合物的分子結構相近,因此與高聚物基料有一定的相容性,分子另一端的氨基可與無機填料或顏料等粉體表面發生吸附作用。
非離子型表面活性劑對填充(或復合)體系的作用機理與各類偶聯劑相似。親水基因和親油基因分別與填料和高聚物基料發生相互作用,加強二者的聯系,從而提高體系的相容性和均勻性。二極性基團之間的柔性碳鏈起增塑潤滑作用,賦予體系韌性和流動性,使體系黏度下降,改善加工性能。如用高級脂肪酸聚氧乙烯醚類作處理劑對硅灰石粉進行的表面改性結果表明,改性後大大提高了硅灰石在PVC電纜中的填充性能。
除了上述表面活性劑外,磷酸酯也可用於無機粉體的表面處理,如單脂型磷酸酯用於滑石的表麵包覆處理,可改進滑石粉填料與高聚物(如聚丙烯)的界面親和性,改善其在有機高聚物基料中的分散狀態,並提高高聚物基料對填料的潤濕能力。
四、不飽和有機酸
不飽和有機酸作為無機填料的表面改性劑帶有一個或多個不飽和雙鍵及一個或多個羥基,碳原子數一般在10個以下。常見的不飽和有機酸是:丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、肉桂酸、山梨酸、2-氯丙烯酸、馬來酸、醋酸乙烯、醋酸丙烯等。一般來說,酸性越強,越容易形成離子鍵,故多選用丙烯酸和甲基丙烯酸。各種有機酸可以單獨作用,也可以混合使用。
五、有機硅
有機硅是以硅氧烷鏈為憎水基,聚氧乙烯鏈、氨基、酮基或其他極性基團為親水基的一類特殊類型的表面活性劑,俗稱硅油或硅樹脂。其主要品種有聚二甲基硅氧烷、有機基改性硅氧烷及有機硅與有機化合物的共聚物等。
六、無機表面改性劑
氧化鈦、氧化鉻、氧化鐵、氧化鋁等金屬氧化物常用作沉澱法(包膜)制備雲母珠光顏料的表面改性劑;Al2O3、SiO2等常用做無機顏料的表面處理,以提高顏料的保光性、耐候性、改善著色力和遮蓋力等,如用SiO2包覆鈦白粉等。沉澱法表麵包膜工藝常用無機表面改性劑,其改性的物料(基質)一般也是無機物。
例1:雲母鐵
水解:FeCl3+3H20→Fe(OH)3+3H+
覆蓋:Fe(OH)3覆蓋在雲母的表面
焙燒:Fe(OH)3→Fe2O3+3H2O→雲母鐵
例2:雲母鈦
工業生產中常用TiOSO4,TiOSO4在水解過程中,要產生一種偏鈦酸H2TiO3的物質,沉澱覆蓋在雲母鱗片上,形成一層H2TiO3均勻的薄膜,再將覆蓋有H2TiO3薄膜的雲母進行焙燒後,結晶出的TiO2晶體(金紅石型或銳鈦礦型)薄膜,形成雲母鈦珠光顏料。其反應過程為:
水解:TiOSO4+H2O(水解)→TiO2·XH2O+H2SO4
覆蓋:TiO2·XH2O(水合TiO2)覆蓋在雲母的表面
焙燒:TiO2·XH2O→TiO2結晶→雲母鈦
工藝流程見圖4-8。
圖4-8 水解塗鈦法生產珠藝雲母粉的工藝流程
七、覆膜用樹脂塗層劑
這是利用高聚物或樹脂等對粉體表面進行「覆膜」而達到表面改性的方法。如用酚醛樹脂或呋喃樹脂等塗敷石英砂以提高精細鑄造砂的黏結性能。這種塗敷後的鑄造砂既能獲得高的熔模鑄造速度,又能保持模具和模芯生產中得到高抗卷殼和抗開裂性能;用呋喃樹脂塗敷的石英砂用於油井鑽探可提高油井產量。
塗敷改性是一種對粉體表面進行簡單處理的方法。精密鑄造用的型砂可以用樹脂對原砂表面進行覆膜改性處理。根據覆膜工藝可分為冷法和熱法兩種。
1.冷法覆膜
冷法覆膜是在室溫下進行。其方法是:先將粉狀樹脂與石英砂混勻,然後加入溶劑(如工業酒精、丙酮或糠醛),溶劑加入量根據混砂機是否封閉而定。對於封閉式混砂機,酒精用量為樹脂量的40%~50%;若混砂機不能封閉,則為70%~80%。加入溶劑後繼續混合到溶劑揮發完畢,將塗覆了樹脂膜的砂經乾燥後,破碎和過篩即得覆膜砂產品。這種方法的有機溶劑耗量大,僅用於小規模生產。
2.熱法覆膜
是將砂子加熱後進行的包敷。方法是先將石英砂加熱到140~160℃,而後與樹脂在混砂機中混勻,其中樹脂用量為石英砂用量的2%~5%。這時樹脂被熱砂熔化,包覆在砂粒表面,隨溫度降低而變粘。此時加入烏洛托品水溶劑,使烏洛托品分布在砂粒表面,並使砂急冷(烏洛托品作為催化劑可在殼模形成時使樹脂固化),再加硬脂酸鈣(防止結塊)混數秒鍾後出砂,然後粉碎、過篩、冷卻後即得覆膜砂產品。此法效果較好,適合大規模生產,但工藝控制較為復雜,並需用專門的混砂設備。精密鑄造中用作殼芯的樹脂覆膜砂配方實例見表4-4。
表4-4精密鑄造中用作殼芯的樹脂覆膜砂配方實例
⑹ 酚醛樹脂2124有什麼用途啊 酚醛保溫板是用哪種酚醛樹脂生產的啊
2124酚醛樹脂系苯酚、甲醛在鹼性催化劑存在下縮聚而成的熱固性樹脂,2124酚醛樹脂是氨催化類型酚醛樹脂。
2124酚醛樹脂質量技術指標
項目
外
觀
固體含量(%)
粘度(塗-4,25℃,秒)
游離酚(%)
2124
紅棕色透明粘稠液體
≥
50
30
-
40
≤
14
特點與應用
2124酚醛樹脂由於用氨催化,不帶進金屬離子,因而樹脂純度高,電氣絕緣性能好,常用於電氣絕緣、浸漬等。可加熱固化或熱壓成型。
在一定溫度下,2124酚醛樹脂可作為環氧樹脂的固化劑和改性劑,用於製造電氣絕緣製品等,可提高環氧樹脂的耐熱性且降低成本。
2124酚醛樹脂是熱固性樹脂,不能長期存放,應現購現用;低溫存放,運輸是切忌陽光暴曬,遠離熱源。
保質期:自生產日起30天,如有條件冷藏儲存可延長儲存時間。
2124
可以用做泡沫板。
⑺ 酚醛樹脂的改性劑有哪些各自有何優缺點
很多很多! 提高性能、降低成本等
⑻ 環氧酚醛樹脂和酚醛環氧樹脂是同一種嗎
這要看你懂不懂漢語,環氧酚醛是說酚醛,環氧是改性劑;酚醛環氧是說環氧,酚專醛是改性劑;就屬好像我們上飯店,說要一個西紅柿炒雞蛋,至於最後給你端上來的是西紅柿炒雞蛋還是雞蛋炒西紅柿,這要看西紅柿和雞蛋的比例了。
⑼ 誰懂酚醛樹脂啊~~急
酚類和醛類的縮聚產物通稱為酚醛樹脂,一般常指由苯酚和甲醛經縮聚反應而版得的合成樹脂,它是最早合成的一權類熱固性樹脂。
酚醛樹脂雖然是最老的一類熱固性樹脂,但由於它原料易得,合成方便,以及酚醛樹脂具有良好的機械強度和耐熱性能,尤其具有突出的瞬時耐高溫燒蝕性能,而且樹脂本身又有廣泛改性的餘地,所以目前酚醛樹脂仍廣泛用於製造玻璃纖維增強塑料、碳纖維增強塑料等復合材料。酚醛樹脂復合材料尤其在宇航工業方面(空間飛行器、火箭、導彈等)作為瞬時耐高溫和燒蝕的結構材料有著非常重要的用途。
酚醛樹脂的合成和固化過程完全遵循體型縮聚反應的規律。控制不同的合成條件(如酚和醛的比例,所用催化劑的類型等),可以得到兩類不同的酚醛樹脂:一類稱為熱固性酚醛樹脂,它是一種含有可進一步反應的羥甲基活性基團的樹脂,如果合成瓜不加控制,則會使體型縮聚反應一直進行至形成不熔、不溶的具有三向網路結構的固化樹脂,因此這類樹脂又稱為一階樹脂;另一類稱為熱塑性酚醛樹脂,它是線型樹脂,在合成過程中不會形成三向網路結構,在進一步的固化過程中必須加入固化劑,這類樹脂又稱為二階樹脂。這兩類樹脂的合成和固化原理並不相同,樹脂的分子結構也不同。
⑽ ABS樹脂和酚醛樹脂有什麼區別
供應商提醒您ABS樹脂和酚醛樹脂加工方式不一樣,成本相差大,abs比酚醛樹脂表面亮,酚醛樹脂都防火