偶聯(lián)劑的性能

偶聯(lián)劑的定義

偶聯(lián)劑亦稱相溶劑,可以改善樹脂和木粉相間結(jié)構(gòu),增強(qiáng)界面相容性,降低界面張力,提高兩者之間黏合力。

偶聯(lián)劑（賽諾）

2 偶聯(lián)劑的性能

　通常加入偶聯(lián)劑提高樹脂和木粉的界面結(jié)合力,同時(shí)起到部分防老化降解的作用。偶聯(lián)劑和植物纖維能形成共價(jià)鍵來改變與樹脂界面黏合性,使兩者表面間產(chǎn)生較強(qiáng)的界面結(jié)合,提高植物纖維與樹脂的相容性及分散性,且降低植物纖維的吸水性,明顯提高復(fù)合材料的力學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定性和產(chǎn)品使用壽命。若偶聯(lián)劑用量不當(dāng)對(duì)材料力學(xué)性能影響也很大。用量少時(shí)對(duì)植物纖維表面包覆不完全,發(fā)揮不了改善界面相容性效果,而且對(duì)植物纖維表面易反映的羥基官能團(tuán)消耗不夠,材料易吸濕變形; 為了獲得厚度均勻的板材,將模唇間隙調(diào)節(jié)成中間較小、兩邊較大。 若植物纖維覆蓋過多相溶劑,形成多分子層,會(huì)造成植物纖維和樹脂之間界面結(jié)構(gòu)不均勻性,且相溶劑的力學(xué)性能一般都弱于塑料基體,又會(huì)導(dǎo)致材料力學(xué)性能下降。

3 塑木復(fù)合材料改性技術(shù)

　塑木復(fù)合材料改性技術(shù)包含:木粉偶聯(lián)處理、木粉品種、粒度選擇和配比、PVC/塑木復(fù)合低發(fā)泡等項(xiàng)內(nèi)容;

3.1木粉偶聯(lián)處理

　木粉偶聯(lián)處理好壞對(duì)木塑復(fù)合材料發(fā)泡性能有重要影響,目前國(guó)內(nèi)木粉纖維偶聯(lián)處理大致有物理和化學(xué)兩種方法;

(1)物理處理法

　物理處理不改變纖維的化學(xué)成分,但改變纖維的結(jié)構(gòu)和表面性能,從而改善纖維與基體聚合物的物理粘合。

　熱處理能夠去除植物纖維吸附的水分和低沸點(diǎn)物質(zhì),但不能去除大部分的果膠,木質(zhì)素及半纖維素。由于植物纖維各成分熱膨脹系數(shù)的差別和水分等物資的揮發(fā),使纖維產(chǎn)生空洞和缺陷,導(dǎo)致木纖維拉伸強(qiáng)度,彈性模量和韌性隨熱處理溫度升高而下降;堿處理不改變纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu),但植物纖維素中的果膠,木質(zhì)素及半纖維等低分子雜質(zhì)能被堿溶解,表面變粗糙,在不使用相溶劑情況下,塑料基質(zhì)和木粉的相容性差,較高的表面粗糙度會(huì)使復(fù)合材料截面處理更易形成空洞缺陷,從而使復(fù)合材料力學(xué)性能下降。使用相溶劑可以改善塑料和木粉的相容性,提高復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。先將木粉在不同溫度干燥,然后用丙酮萃取大部分揮發(fā)物,發(fā)現(xiàn)去除揮發(fā)物后有更好的泡孔狀態(tài)。

(2)化學(xué)方法

　　化學(xué)改性通過改變木粉或PVC表面的化學(xué)結(jié)構(gòu),改善其極性,提高纖維素在基體中的分散性,增強(qiáng)纖維與基體樹脂的界面結(jié)合強(qiáng)度。目前國(guó)內(nèi)木粉處理大多采用化學(xué)處理方法。常用的主要有以下幾種方法:

　?、?鋁酸酯偶聯(lián)劑處理,以提高樹脂和木粉之間的界面結(jié)合力,提高PVC塑木發(fā)泡板材拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度,用丙烯酸丁酯預(yù)聚物處理以改善熔體流動(dòng)性。

　?、?用表面接枝甲基丙烯酸甲酯方法處理木纖維,用硝酸柿胺作引發(fā)劑在木纖維表面羥基處形成自由基。與甲級(jí)丙酸甲酯發(fā)生反應(yīng),形成接枝物,可增強(qiáng)與PVC樹脂的界面粘合性。

　?、?用氨基硅烷處理過的木纖維具有很強(qiáng)的堿性和供電子能力,而PVC經(jīng)與氨基硅烷處理后具有更強(qiáng)的酸性,使PVC與木粉界面發(fā)生化學(xué)反應(yīng),有效提高了PVC樹脂和木粉的界面粘合性。

　?、?用鈦酸酯偶聯(lián)劑,油酸烯胺,聚氨酯預(yù)聚物三種表面改性劑對(duì)木粉處理,PVC/木粉的力學(xué)性能均有不同程度提高;聚氨酯預(yù)聚物對(duì)木粉表面處理,還能明顯提高復(fù)合體系的流變性能。 我國(guó)塑木行業(yè)早期使用硅烷偶聯(lián)劑較多,但是由于硅烷偶聯(lián)劑大多數(shù)為液態(tài),在木粉中較難分散和預(yù)處理,同時(shí)在加工過程中也容易受到木粉中所含水分的影響而發(fā)生分解,所以目前行業(yè)中主要使用馬來酸酐接枝的PE、PP相溶劑作為塑木復(fù)合材料的偶聯(lián)劑。馬來酸酐接枝聚烯烴在提高塑木復(fù)合材料性能的同時(shí),還會(huì)降低其吸水性能,改善塑木復(fù)合材料的戶外使用性能。

(4）偶聯(lián)劑的添加劑量

　　有學(xué)者分別采用鋁酸酯和鈦酸酯對(duì)PVC/木粉復(fù)合材料進(jìn)行改性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)后者比前者效果要好得多。鈦酸酯一般添加量為樹脂的1.5%,復(fù)合材料綜合性能較佳。

　　其他常用的化學(xué)處理方法有多異氰酸甲基多苯脂,甲基丙酸甲酯,馬來酸纖等。

　　多種木粉表面處理方法相結(jié)合,利用組分之間的協(xié)同作用,往往可以獲得更好的界面性能。用適當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NAOH溶液浸泡木粉,再用硅烷偶聯(lián)劑處理木粉。堿溶液清除了木粉表面油脂和灰分,降低了木粉的親水性,提高了木粉的疏松程度,使硅烷偶聯(lián)劑更容易與木粉中的羥基發(fā)生反應(yīng),界面性能比只用硅烷偶聯(lián)劑處理木粉更好。

　　其他常用的化學(xué)處理方法有多異氰酸甲基多苯脂,甲基丙酸甲酯,馬來酸纖等。

　　偶聯(lián)劑的最佳用量和塑料基體品種、木粉和相溶劑品種有關(guān)。由于PVC的極性比PP、PE大,少量的相容劑也能夠提高基體與木質(zhì)材料的界面粘合。

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