由于塑料填料大部分是低分子有机物或无机物,因此,与树脂的相容性都较差。通常来说无机次磷酸铝与聚丙烯,TPE线缆的相容性不好,可添加偶联剂,分散剂加以改进。在塑料改性中,为了增大填料与树脂之间的相容性,以改善材料的加工性能及物理力学性能,而对填料进行表面处理。对填料表面处理的实质是降低填料的亲水性,提高填料的亲油性,从而提高填料与树脂的相容性。塑料填料表面处理的方法大致分为偶联处理和包覆处理。
填料的偶联处理是指用偶联剂对填料表面进行活性处理,以提高其与树脂的相容性。偶联处理分为干法和湿法两种处理方法。干法处理是将无机填料充分脱水后,在一定温度下将偶联剂或表面处理剂等进行雾化处理,再喷洒至填料中,然后充分混台,使其均匀分布在填料表面并进行反应,以制成活性填料。湿法处理又称为溶液处理,是将偶联剂或表面处理剂与水或低沸点溶剂配制成一定液度的溶液,然后在一定温度下与无机填料在搅拌反应机中反应,从而实现无机填料的表面改性。如用碳酸钙偶联处理后制得活性碳酸钙,广泛应用于PVC、PP、PE等塑料中。
聚合物包覆改性是比较成熟的表面处理方法。 将分子量为几百到几千的低聚物和交联剂或催化剂溶解或分散在一定溶剂中,再加入适量的无机填料,搅拌,加热到一定温度并保持一定时间,便可实现填料表面的有机包覆改性。如采用分子量为340~630的双酚A型环氧树脂和胺化酰亚胺交联剂溶解在乙醇中,加人适量的云母粉,经一定时间搅拌反应后,得到环氧预聚物与交联剂包覆的活性无机填料。同理,将分子量较高的聚合物在一定的溶剂中配成一定浓度的溶液,加人适量的填料中,在一定温度下搅拌一定时间,即可得到聚合物包覆无机填料。如用2%的聚乙二醇包覆改性碳酸钙、硅灰石等。
饱和有机酸处理该法是指不饱和有机酸(如丙烯酸)与含有活泼金属离子(含有Al2O3、K2O、Na2O等化学成分)的填料(如长石、石英、玻璃微珠、煆烧陶土等)在一定条件下混合,填料表面的金属离子与有机酸上的羧基发生化学反应,以稳定的离子键结构形成单分子层包覆在无机填料粒子表面。由于有机酸的另一端带有不饱和双键,具有很大的反应活性,加工成型时在热或机械剪切的作用下,基体树脂就会产生游离基与活性填料表面的不饱和双键反应,形成化学交联结构,从而大大提高复合材料的机械强度。
采用有机酸对无机填料进行表面处理时,有机酸的用量必须控制在仅仅使填料表面均匀包覆单分子层。用量过多,将使复合材料的耐热性下降,并且使制品外观恶化;但用量过少,不能形成分子膜,亦将影响复合效果。