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针状硅灰石表面改性及对ABS树脂填充性能影响研究

杨利民  
【摘要】:硅灰石是一种新型工业矿物材料,于其他矿物相比较,硅灰石无毒、耐化学腐蚀、吸油性低、价格低廉,且具有针状形态。常作为玻璃纤维、石棉和片状滑石粉的代用品或并用品广泛地应用于橡胶、塑料及造纸作为填料。由于无机填料与聚合物的相溶性不好,在聚合物中难以均匀分散,因此要求对硅灰石表面进行改性,使之有机化,提高与聚合物物的相溶性和分散性。 为了获得良好的改性效果,现有粉体表面改性方法都需对粉体和改性剂进行加热和机械搅拌、混合。其加热方式为:导热油或热气流夹层传热,热源皆为传统的电阻热或燃煤、燃油和燃气热,这对整个改性系统来说,粉体和改性剂的热量是“由表及里”的传输过程,同时,为避免温度梯度过大,加热速度往往不能太快,因此,加热效率低。此外,现有的加热方式也不能对处于同一装置内混合物料的各组分进行选择性加热。现有改性方法的实施装置选择十分有限,且效率较低。 本文采用FJM200型流化床气流磨对硅灰石进行超细粉碎,通过优化喷嘴规格、粉碎压力、给料速度和分级轮转速等主要操作参数,获得长径比为12,D(v,0.5)=3.85μm的硅灰石超细针状粉体。采用分组取样计算将平均长径比与等体积直径这两个针状粉的主要参数相联系,较为合理地表征了针状硅灰石粉体几何特性的变化关系。通过对改性粉体进行活化度、浸润度、接触角、红外吸收光谱的性能测试,确定了有效的偶联剂NDZ-201和相应的工艺条件。同时将微波辅助改性与传统油浴加热改性的效果作了比对,将两种改性方法处理的粉体添加到ABS树脂中,检测其拉伸及冲击强度,对复合材料界面微观形貌、结构及其机理进行研究并做了理论分析。 实验表明:流化床气流磨在制备高长径比硅灰石粉体时具有优势;钛酸酯偶联剂NDZ—201对硅灰石超细粉体表面改性效果较好;合理经济的添加量为1ml/100g;在相同的条件下采用微波辅助改性的粉体填充ABS树脂的机械性能比传统工艺制备的要好,从而证明微波幅照对粉体改性是有确实有效的辅助作用。


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