大多數(shù)添加劑,尤其是無(wú)機(jī)添加劑,因?yàn)榕c樹(shù)脂之間極性差別較大,因而兩者的相容性不好。那么如何判斷添加劑與樹(shù)脂之間的相容性好與壞呢?
溶度參數(shù)相近原則。對(duì)于添加劑來(lái)說(shuō),其溶度參數(shù)與樹(shù)脂的溶度參數(shù)越接近,兩者的相容性就越好。一般兩者相差小于1.5即為相容性好。
極性相近原則。添加劑的極性與樹(shù)脂的極性越接近,則兩者的相容性就越好。
表面張力相近原則。添加劑的表面張力與樹(shù)脂的表面張力越接近,兩者相容性就越好。
如何來(lái)提高兩者相容性呢?
在選定一個(gè)具體的配方后,提高添加劑與樹(shù)脂相容性的最有效方法為添加劑表面進(jìn)行處理。添加劑表面處理后,可以大幅度提高與樹(shù)脂的相容性。
添加劑的偶聯(lián)劑處理。偶聯(lián)劑也稱(chēng)為表面處理劑,是一種在無(wú)機(jī)材料與有機(jī)材料或者不同有機(jī)材料之間,通過(guò)化學(xué)作用和物理作用,使兩者相容性得到改善的一種小分子有機(jī)化合物。
偶聯(lián)劑主要用于無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料混合體系中,有時(shí)也用于有機(jī)材料復(fù)合體系中,但比較少用,偶聯(lián)劑的分子機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是含有兩類(lèi)性質(zhì)不同的化學(xué)基團(tuán):一類(lèi)是親無(wú)機(jī)基團(tuán),另一類(lèi)是親有機(jī)基團(tuán)。用偶聯(lián)劑對(duì)添加劑進(jìn)行處理時(shí),其兩類(lèi)基團(tuán)分別通過(guò)化學(xué)反應(yīng)或物理作用,一端與添加劑表面集合,另一端與樹(shù)脂纏結(jié)或反應(yīng),使表面性質(zhì)相差懸殊的添加劑與樹(shù)脂之間較好的相容。
偶聯(lián)劑的作用機(jī)理。
化學(xué)鍵理論。偶聯(lián)劑分子含有兩種不同性質(zhì)的基團(tuán),其中一種基團(tuán)可與無(wú)機(jī)材料表面分子作用,形成化學(xué)鍵;而另一種基團(tuán)可與有機(jī)材料分子鍵合,從而在無(wú)機(jī)相與有機(jī)相之間起到橋梁和連接作用,使不相容兩相達(dá)到相容。
拘束層理論。復(fù)合材料中存在著高模量的填料與低模量樹(shù)脂之間的界面區(qū),偶聯(lián)劑是界面區(qū)中的一部分,它的模量介于樹(shù)脂與填料兩者中間,可以較好的傳遞應(yīng)力。
表面浸潤(rùn)理論。這一理論的論點(diǎn)為液態(tài)偶聯(lián)劑對(duì)無(wú)機(jī)填料的表面浸潤(rùn)性,促進(jìn)了兩者的相容性。如果無(wú)機(jī)填料被完全浸潤(rùn),則樹(shù)脂在兩相界面上的物理吸附所產(chǎn)生的粘接強(qiáng)度,比樹(shù)脂本身內(nèi)聚能還要大。反之,則導(dǎo)致相容性差。
變層理論。為了緩和復(fù)合材料中樹(shù)脂和填料兩相在冷卻時(shí)不同收縮率而產(chǎn)生的界面應(yīng)力,希望在樹(shù)脂與填料之間形成一個(gè)柔性變形層,使復(fù)合材料的韌性增大。
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