Поверхностная модификация (активация) талька и его применение в пластмассах и покрытиях
Тальк — это гидратированный силикат с химической формулой 3MgO·4SiO2·H2O. Его кристаллическая форма может быть чешуйчатой, листовой, игольчатой и блочной.
Структура чистого талька состоит из слоя брусита (гидроксида магния, MgO·H2O), зажатого между двумя слоями кремнезема, причем слои накладываются друг на друга, а соседние слои талька связаны слабыми силами Ван-дер-Ваальса. При сдвиге слои могут легко скользить друг по другу.
Тальк инертен к большинству химических реагентов, не разлагается при контакте с кислотой, является плохим проводником электричества, имеет низкую теплопроводность и высокую стойкость к тепловому удару и не разлагается при нагревании до 900 °C.
Эти превосходные свойства талька делают его хорошим наполнителем и широко используются в областях пластмасс и покрытий, но гидрофильная поверхность талька ограничивает его применение в некоторых гидрофобных областях. Для дальнейшего улучшения его характеристик и расширения областей применения необходима модификация поверхности.
1. Методы модификации поверхности и обычно используемые модификаторы для талька
(1) Обычно используемые модификаторы поверхности для талька
Чтобы улучшить связь талька с полимерами, в настоящее время для модификации используются два основных типа модификаторов:
Связующие агенты: в основном титанаты, алюминаты, силаны и стеариновые кислоты. Чаще используются титанаты. Их молекулярная структура — R´-O-Ti-(O-X-R-Y)n, где R´O- может реагировать с химической структурой поверхности наполнителя, R — длинноцепочечная запутанная группа с жирной или ароматической структурой, которая может улучшить совместимость между полимером и наполнителем, а Y — активная реактивная группа, которая может сшиваться или связываться в полимерной системе наполнения.
Поверхностно-активные вещества: в основном додецилбензолсульфонат натрия, додецилсульфонат натрия, бромид додецилтриметиламмония, хлорид додецилтриметиламмония, олефинсульфонат натрия и т. д., которые оказывают такое же действие, как связующие агенты, улучшая совместимость полимеров и наполнителей, но их механизм связывания с поверхностью наполнителя отличается от механизма связывания связующих агентов.
(2) Методы модификации поверхности талька
Модификация поверхностного покрытия: Покрытие поверхности частиц поверхностно-активными веществами для придания частицам новых свойств является распространенным методом в настоящее время.
Механохимический метод: Метод модификации, который использует дробление, трение и другие методы для повышения поверхностной активности. Этот метод заключается в дроблении и трении относительно крупных частиц для их уменьшения.
Модификация внешней пленки: Метод равномерного покрытия слоя полимера на поверхности частиц для изменения поверхностных свойств частиц. Для талька его можно сначала измельчить и активировать, затем адсорбировать поверхностно-активными веществами при определенных условиях, а затем адсорбировать мономерами через поверхностно-активные вещества, и, наконец, мономеры подвергаются полимеризации для достижения эффекта поверхностного покрытия.
Локальная активная модификация: используйте химические реакции для образования различных функциональных групп на поверхности частиц для достижения цели модификации поверхности.
Высокоэнергетическая модификация поверхности: используйте высокоэнергетический разряд, ультрафиолетовые лучи, плазменные лучи и т. д. для модификации поверхности частиц. Этот метод использует огромную энергию, генерируемую высокоэнергетическим разрядом, ультрафиолетовыми лучами, плазменными лучами и т. д., для модификации поверхности частиц, делая их поверхности активными. Улучшите совместимость частиц и полимеров.
Модификация реакцией осаждения: модификация с использованием реакции осаждения. Этот метод использует эффект осаждения для покрытия поверхности частиц для достижения эффекта модификации.
2. Применение талька в области пластмасс
Тальк заполняет пластмассы для улучшения жесткости, стабильности размеров и смазывающей способности изделий, предотвращения высокотемпературной ползучести, снижения износа формовочного оборудования и повышения твердости и сопротивления ползучести полимера за счет заполнения, в то время как ударная вязкость остается в основном неизменной. При правильном обращении он может улучшить стойкость полимеров к тепловому удару, улучшить усадку при формовании пластмасс, модуль упругости при изгибе и предел текучести изделий при растяжении.
Применение в полипропиленовых материалах: это применение наиболее широко изучено и широко используется. В настоящее время он широко используется в автомобильных деталях, таких как автомобильные бамперы, периферийные детали двигателя, детали кондиционера, приборные панели, фары, шасси, педали и другие детали.
Применение в автомобилях: полипропиленовые материалы имеют широкий спектр источников, низкую плотность и могут быть модифицированы для улучшения их физических и химических свойств. Это может снизить затраты, уменьшить вес и сократить расход топлива без ухудшения механических свойств. Например, автомобильный вентилятор охлаждения, изготовленный из полипропиленовых материалов, наполненных тальком, не только легкий и бесшумный, но и повышает эффективность охлаждения.