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矿物纤维的表面改性技术有哪些

  矿物纤维的表面改性技术主要包括以下几种:

  一、表面化学改性法

  这是目前生产中应用最广泛的一种改性方法。其原理是利用表面改性剂与矿物纤维表面的某些官能团进行化学反应或化学吸附,以达到矿物纤维表面改性的目的。它主要用来加工生产在塑料和橡胶中使用的、以补强作用为目的的矿物填料。

  偶联剂改性:偶联剂是具有两性结构的物质,其分子中的一部分基团可与矿物表面的各种官能团反应,形成强有力的化学键合;另一部分基团可与有机高分子发生某些化学反应或物理缠绕,从而将两种性质差异很大的材料牢固地结合起来。偶联剂适用于各种不同的有机高分子和无机矿物填料的复合材料体系,有利于改善体系的流变性能。

  其他化学改性剂:除了偶联剂外,还可以利用硬脂酸(盐)、非饱和脂肪酸、有机硅等有机化合物进行改性。这些改性剂通过与矿物纤维表面的官能团反应,形成化学键或物理吸附,从而改变矿物纤维的表面性质。

  二、表面包覆改性法

  表面包覆改性法是利用无机物或有机物对矿物纤维表面进行涂覆和涂层,以达到改性目的的方法。改性药剂与矿物颗粒表面的吸附通常是静电引力或范德华力作用的结果。这种方法可以改善矿物纤维与基体之间的相容性和黏结性能。

  无机包覆:如用硅酸铝纳米粒子对硅灰石矿物纤维进行表面包覆,可以提高其白度和降低磨耗值。

  有机包覆:利用酚醛树脂、呋喃树脂等有机物对矿物纤维进行涂覆,可以提高其黏结性能和力学性能。

  三、沉淀反应改性法

  沉淀反应改性法是通过在矿物纤维表面涂覆一层或多层氧化物(如TiO2、ZrO2、ZnO、Al2O3等),以改变其表面性质的方法。这种方法可以制备具有特殊功能的矿物纤维,如抗静电功能填料。

  四、机械化学改性法

  机械化学改性法是通过粉碎、磨碎、摩擦等机械方法所产生的机械应力作用激活矿物纤维表面,使其表面晶体结构、晶形和物理化学性质发生变化,从而达到表面改性的目的。虽然仅通过机械应力进行改性目前还难以直接满足对矿物纤维表面物理化学性质(如亲油疏水)的应用要求,但机械化学作用激活了矿粒表面,可以引发后续的化学反应或吸附过程。

  五、高能改性法

  高能改性法是利用紫外线、电晕放电和等离子体照射等方法对矿物纤维表面进行改性。这种方法可以使矿物纤维表面产生自由基或离子,从而引发后续的化学反应或物理吸附过程。然而,由于技术复杂和成本较高,高能改性法的实际应用尚不多见。

  六、接枝改性法

  接枝改性法是利用电晕放电、紫外线、等离子体、电解聚合等手段,将单烯烃或聚烯烃引入矿物纤维颗粒表面的改性过程。由于烯烃和聚烯烃与树脂等有机高分子基体性质接近,因此增强了填料与基体间的结合而起到补强作用。

  综上所述,矿物纤维的表面改性技术多种多样,每种方法都有其独特的优势和适用范围。在实际应用中,需要根据矿物纤维的具体性质和用途选择合适的改性方法,以达到最佳的改性效果。

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