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JL-M01新型聚合增韧改性剂、填料表面处理新技术

wzq315
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楼主 发表于:2004-11-30 15:11:32
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产 品 说 明 书 一、产品简介 JL-M01聚合增韧改性剂(Modifier)是应用专利技术开发的新型多功能高分子材料加工增韧改性剂,优选特殊高活性基体材料经多相合成技术聚合而成。该产品是含有特殊支链结构的低分子量均聚物,具有一定的极性基团和类弹性体功能,因此产品不仅与无机填料(表面改性效果更佳)具有很强的亲合性,而且聚合长链与基体高分子材料体系结构相容,因而填料与基体树脂之间形成具有核--壳结构的复合体系,从而达到增韧增强之目的。并且在材料加工中能促进塑化,降低熔体粘度,改善加工流动性及制品的光滑光洁度,提高生产效率,适合于挤出、注射等多种形式的加工过程。产品可广泛应用于PVC、PP、PE、PA、PC、ABS、PBT、PS、AS及橡胶等极性和非极性高分子复合材料加工。 也可与我公司生产的JL-G01或JL-G02改性剂配合使用,直接用于无机填料的表面活化改性, 如碳酸钙、滑石粉、云母粉、硅灰石、高岭土、氢氧化铝、氢氧化镁等复合改性。 二、应用效果 JL-M01聚合增韧改性剂应用于PVC、PP、PE、PA、PC、ABS及橡胶等极性和非极性高分子复合材料加工,能有效地降低加工体系的熔体粘度,并可使加工温度降低,能显著减少或消除塑料加工的剪切应力,降低平衡扭矩,促进塑化,改善加工流动性,提高生产效率。另外分子结构中同时含有的极性基团和非极性长链,其不仅与填料体系相容性好,而且聚合长链具有的类弹性体结构,可在无机填料和高分子基体材料间形成弹性界面,通过与填料表面改性剂的协同作用包覆在无机填料的表面上,形成核--壳结构的复合体系,从而达到显著的增韧、补强效果。因而用于高填充复合材料加工体系,能较好地保持制品的物理机械性能,同时由于紧密的包覆作用使体系的填充性和充模性优良,从而可使制品表面的平滑度和光泽度大为提高,并能保持制品光亮度均匀一致,同时能减少对设备的磨损,降低挤出或注塑温度,节能降耗,提高加工效率。另外直接添加还可以改善制品的透明度、耐候性和抗紫外光性能。 1. UPVC塑料门窗异型材 PVC 100份 改性碳酸钙 40 份 其它 按配方具体定 T80框物理机械性能检验结果: 拉伸屈服强度 40.5Mpa 断裂伸长率130.5% 焊接角强度 6160N 低温落锤冲击破裂0个 2. 改性PP体系 用于汽车零配件、风扇、空调器壳体等。 PP 70份 改性滑石粉(1250目)30份,其它助剂 适量,可达到如下力学性能: 拉伸屈服强度 34.5 Mpa 缺口冲击强度 4.5 KJ/m2 弯曲强度 48.1 Mpa 3. 改性碳酸钙(或滑石粉)表面处理: 按100份粉体加1.5份JL-G01或G02改性剂(用于PVC体系可另加0.5份硬酯酸),于80℃以上高速活化10~15分钟,并于出料前5分钟加入1.5份JL-M01聚合增韧改性剂,即为改性填料。 三、技术指标 l 外 观:白色或淡黄色结晶粉末 l 软 化 点:≥ 95℃ l 挥 发 份:≤ 0.5% 四、使用方法 1.直接用于造粒或注塑,于混料工序中按1~3% 加JL-M01聚合增韧改性剂于高分子材料体系中,混匀即可。 2. 处理无机填料时,100份粉体加1.5 ~ 2.0% JL-G01或G02改性剂,于80℃以上高混10分钟,之后加1.5 ~ 2.0% JL-M01聚合增韧改性剂(最好冷混时加),再混5分钟即可出料(高混尽可能温度高一些,改性同时除水份)。 五、包装及注意事项 1.复合袋包装,每袋净重25kg。 2.注意生产批号,最佳保存期二年,置于干燥处,密封避光。 如东金来氨基酸有限公司 南京化大实业公司监制 厂址:南通市孙窑镇人民路4号 邮 编:226400 电 话:0513-4484160 013073225564 JL-G01改性剂 产品说明书 一、产品简介 JL-G01改性剂(Modifier)是采用特殊的化学合成技术及功能性复合技术,将具有螯合能力的有机官能团接枝在表面活性剂分子上,因而产品集偶联剂、高效活化剂及加工助剂等多种功能于一体。在聚氯乙烯(PVC)塑料加工过程中直接添加JL-G01改性剂,不仅能使无机填料得到高度分散, 增加填料用量,而且能改善体系各组分的相容性,促进塑化,降低熔体粘度,改善加工流动性,提高生产效率。产品可广泛应用于聚氯乙烯(PVC)塑料硬质、软质制品加工中,如塑料异型材、管材、板材以及输送带、人造革、密封胶条、电线电缆等高分子复合材料。也可用于无机填料的表面活化改性,如碳酸钙、滑石粉、云母粉、硅灰石、高岭土、氢氧化铝、氢氧化镁等表面处理。 二、 应用效果 1.对无机填料具有极强的亲和性,使其得到充分的活化改性,破坏并阻止无机物团聚,从而更加均匀分散到高分子网络中,因而可以提高填料加入量,同时依赖较强的界面键合作用,达到增韧补强的效果。 2.应用于UPVC异型材、管材等硬质制品加工中,能够很好地改善体系各组分的相容性,促进塑化,降低熔体粘度,改善加工流动性,减少糊料现象,提高生产效率。在UPVC异型材加工中还能改善制品的冷冲强度和表面性能,提高制品的角焊接强度及断裂伸长率等性能。 3.应用于PVC电缆料、人造革等软质制品加工中,能够降低体系粘度,促进塑化及改善加工流动性,因而可以大大提高填料用量,同时还能提高制品的拉伸强度,增加韧性,改善表面光泽。 4. 用于PVC透明或半透明管、板、片、膜等,能有效改善体系的相容性及加工性,提高稳定性及白度,促进塑化,提高冲击强度,增加耐候及抗老化性能。 三、 技术指标 l 外观:白色、淡黄色膏状或蜡状物 l 熔融温度:不低于40℃ l 分解温度:≥260℃ l 溶解性:加热溶于丙酮、乙醇等有机溶剂,本品无毒。 四、 使用方法 聚氯乙烯(PVC)加工混料时与其它助剂一起加入,根据无机填料的用量,一般按每100份PVC树脂添加0.20 - 0.50份改性剂(若填料量大,应适当增加用量),加工工艺条件基本不变。 用于处理无机填料时,按填料重量的1.5 - 2.0% 添加,在80℃以上高速混合8 - 10分钟即可。 五、包装及注意事项 1.塑料桶包装,每桶净重25Kg 、50Kg或复合袋包装,每袋净重25kg。 2.注意生产批号,最佳保存期二年,置于干燥处,密封避光(稍变微紫红不影响使用)。 如东金来氨基酸有限公司 南京化大实业公司监制 汪老师 13002501142 厂址:南通市孙窑镇人民路4号 邮 编:226400 电 话:0513-4484160 013073225564 改性碳酸钙在聚氯乙烯(PVC)中的应用研究 汪忠清1,镇红云1,陆金贵2 (1.江苏三星技术开发公司,江苏 南京 210009; 2.南京化工大学信息学院, 江苏 南京 210009) 摘 要 本文研究了一种改性碳酸钙在聚氯乙烯(PVC)中的应用情况。研究结果表明,这种经JL-G01型改性剂(Modifier)改性的碳酸钙与普通碳酸钙相比,颗粒以原生粒子状态均匀分布,不团聚,其中部分以纳米粒子状态存在,因此填充于聚氯乙烯(PVC)硬质、软质制品中,不仅能改善体系的加工性能,而且赋予制品较好的物理机械性能,达到增韧补强的效果。 关 键 词:改性碳酸钙; 聚氯乙烯(PVC); 应用研究 0 前 言 碳酸钙是高分子复合材料中广泛使用的无机填料。在橡胶、塑料制品中添加碳酸钙等无机填料,可提高制品的耐热性、耐磨性、尺寸稳定性及刚度等,并降低制品成本,但无机填料亲水疏油的表面特性,使其与高分子材料相容性差,因此加工中易形成不规则的聚集体,造成在高聚物内部分散不均匀,从而产生界面缺陷,导致制品的物理机械性能降低。为了克服碳酸钙应用上的自身缺点,改善其与高分子材料的相容性和分散性,使其成为一种功能性补强增韧填充材料,近年来国内外这方面的研究十分活跃[1,2] 。 碳酸钙表面改性方法一般分为偶联剂、有机物表面处理剂、无机物处理剂及综合性表面处理剂等四种[3]。一般认为,表面活性剂或有机酸对填料的表面改性是物理吸附,它可以改善物料的流变性能和加工性能,但对制品的物理力学性能几乎没什么改善[4]。用偶联剂改性不仅可以改善加工性能,而且也可同时改善制品的物理力学性能[5]。 我们采用JL-G01型改性剂对普通轻质碳酸钙进行表面改性,通过物理及化学作用,使碳酸钙表面有机化,从而防止碳酸钙粒子团聚,颗粒以原生粒子状态均匀分布,其中部分以纳米粒子状态存在,因此应用于复合材料加工体系中,不仅能提高分散性和相容性,改善体系流动性及加工性能,而且赋予制品较好的物理机械性能,达到增韧补强的效果。 1 实 验 部 分 1.1 主要原料与设备 聚氯乙烯(PVC) S-1000 齐鲁石化公司 改性剂(Modifier) JL-G01 如东金来氨基酸有限公司 轻质碳酸钙(CaCO3) 工业一级 高淳碳酸钙厂 复合稳定剂 AF-1 如东塑料化工厂 加工助剂 KM355P 吴羽化学公司 增塑剂(DOP) 工业一级 金陵石化公司 高速混合机 SHR-10A 张家港科达机械有限公司 双辊筒炼塑机 SK-106B 上海橡胶机械厂 万能材料试验机 INSTRON4466 英国 电子显微镜 JMC-35C 日本 转矩流变仪 PLE331 德国 1. 2 试验方法 1. 2. 1 表面处理方法 将普通轻质碳酸钙烘干至水份0.5%以下,加入高速混合机中,按1.5 %(W)添加JL-G01型改性剂,升温至100℃,搅拌8min出料备用。 1. 2. 2 聚氯乙烯(PVC)试样制备 将PVC树脂、复合稳定剂、DOP、普通碳酸钙或改性碳酸钙等原料,按配方配料,在高速混合机中充分混合10min出料备用。混合料在双辊炼塑机进行塑炼,软片在165℃下充分塑化6min,硬片在190℃充分塑化8min,制成0.5mm厚的薄片,室温下放着24小时后切割成哑铃形试样备测试。 2 结 果 与 讨 论 2. 1 碳酸钙改性前后微观形态比较 在电子显微镜下,对普通碳酸钙及改性碳酸钙进行颗粒微观形态比较,结果见图1 普通碳酸钙 改性碳酸钙 图1 碳酸钙改性前后电镜照片对比 从图1可以清楚地看出,普通碳酸钙粒子分布范围广,多以聚集态的形式存在,而改性碳酸钙粒子经表面改性处理,表面能低,不团聚,达到均匀分散,多以原生粒子状态存在,其中部分是以纳米粒子状态存在(粒径小于100nm ),因而它能在PVC树脂中达到较好分散,起到增韧补强作用。 2. 2 碳酸钙改性前后流变性能比较 我们将普通碳酸钙和改性碳酸钙分别按配方混料,室温放置8hr后在PLE331型转矩流变仪进行流变实验,结果如表1 表1 流变实验结果* 名 称 最大扭矩/N.m 平衡扭矩/ N.m 塑化时间/S 熔融温度/℃ 普通CaCO3 37.4 25.0 150 187 改性CaCO3 34.3 24.1 120 186 *配方:PVC 100份 复合稳定剂 5份 KM355P 6 份 普通CaCO3 或改性CaCO3 15份 从表1可以看出,加入改性碳酸钙与普通碳酸钙相比,扭矩降低,塑化时间明显缩短,熔融温度下降,塑化速度变快,说明改性碳酸钙与PVC体系相容性好,有利于加工,可提高挤出速度,使制品外观光滑细腻。这是由于改性碳酸钙表面化学键合的改性剂与PVC树脂具有良好相容性,表现出强的内润滑作用,从而削弱了PVC分子间的作用力,使得体系流变性能改变。同时也说明在同等条件下,改性碳酸钙可以增加填充量,也能达到良好的加工性能。 2. 3 PVC试片测试结果比较 我们将普通碳酸钙与改性碳酸钙分别制取硬质、软质试片,在INSTRON4466型万能材料试验机上测试,结果见表2、表3 表2 硬质PVC试片测试结果比较* 名 称 屈服强度/Mpa 断裂强度/Mpa 断裂伸长率/% 杨氏模量/Mpa 普通CaCO3 50.835 21.364 46.569 2666.59 改性CaCO3 51.952 42.456 103.360 2740.27 * 配方:PVC 100份 复合稳定剂 5份 DOP 5份 普通CaCO3或改性CaCO3 20份 表3 软质PVC试片测试结果比较* 名 称 屈服强度/Mpa 断裂强度/Mpa 断裂伸长率/% 杨氏模量/Mpa 普通CaCO3 7.09 6.91 48.7 75.7 改性CaCO3 7.11 6.92 109.1 60.7 * 配方:PVC 100份 复合稳定剂 5份 DOP 50份 普通CaCO3或改性CaCO3 120份 从表2、表3可以看出,在同样添加量的情况下,无论PVC硬、软质制品,使用改性碳酸钙,试片的力学性能都明显优于普通碳酸钙,特别是试片的断裂伸长率提高一倍多,而且物料易塑化,不粘辊,表面亮度高,加工性能优良。这是由于普通碳酸钙表面极性强,表面能高,在PVC树脂中易于团聚,不易分散,从而影响制品加工性,并破坏制品的力学性能。而改性碳酸钙表面已有机化改性,表面能显著降低,不易团聚,基本上是以原生粒子状态分散到PVC树脂中,并通过有机改性剂的分子桥架作用,在界面上产生强的粘合作用,而其中部分以纳米状态分散的刚性粒子渗透到PVC树脂三维网络结构中。依据非弹性体增韧改性观点, 刚性纳米级碳酸钙粒子表面缺陷少,非配对原子多,与PVC树脂结合牢固,在受到外力作用时,引起基体树脂银纹化吸收能量,发生脆-韧转变[6],从而避免局部应力集中产生裂纹化,使复合材料达到增韧补强效果,具有较好的力学性能。 3 结 论 (1) 经JL-G01型改性剂(Modifier) 改性的碳酸钙与普通碳酸钙相比,颗粒以原生粒子状态均匀分布,不团聚,与PVC树脂具有极好的相容性与分散性,能够增加填充量,同时达到增韧补强效果。 (2) 改性碳酸钙赋予PVC加工体系优良的流变性能,缩短塑化时间,加快熔融,促进塑化,从而提高加工效率,并使制品具有优良的表面性能。 (3) 改性碳酸钙填充于硬质、软质PVC制品中,与普通碳酸钙相比,不仅易塑化,不粘辊,加工性能优良,而且制品的断裂强度及断裂伸率明显提高,具有较好的物理机械性能。 参 考 文 献 1 潘鹤林,徐志珍. 碳酸钙表面处理工艺研究及机理探讨[J]. 无机盐工业,1997,(4):13~14 2 M.E.Aub-Zeid, Colloid and Surface , 1985 (16): 301~307