填料表面处理方法
填料的表面处理方法
04
应用实例
在塑料工业中的应用
01
02
03
塑料增强
表面处理后的填料可以增 强塑料的力学性能，如拉 伸强度、弯曲强度和冲击 强度。
降低成本
通过添加表面处理的填料， 可以减少塑料中树脂的用 量，从而降低生产成本。
改善加工性能
表面处理的填料可以改善 塑料的加工性能，如流动 性、收缩率和热稳定性。
在橡胶工业中的应用
表面润湿性测试
表面润湿性测试是评估表面处理效果的重要参数之一。通过测量填料表面的接触角、表面张力等参数，可以评估填料表面的 润湿性能。
良好的润湿性能可以提高填料在液相介质中的分散性和稳定性，改善填料在复合材料中的界面相容性，从而提高复合材料的 性能。因此，表面润湿性测试是评估表面处理效果的重要手段之一。
橡胶补强
表面处理的填料可以提高 橡胶的力学性能，如拉伸 强度、撕裂强度和耐磨性。
降低成本
通过添加表面处理的填料， 可以减少橡胶中炭黑或白 炭黑的用量，从而降低生 产成本。
改善加工性能
表面处理的填料可以改善 橡胶的加工性能，如混炼、 压延和硫化。
在涂料工业中的应用
提高涂层性能
改善涂层外观
表面处理的填料可以提高涂层的力学 性能，如硬度、耐磨性和耐候性。
物理处理法
喷涂处理
通过喷涂技术将涂料或树脂等材料均匀地涂覆在填料表面，以提高填料的装饰性 和保护性。
离子注入
利用离子注入技术将具有特定性质的离子注入填料表面，改变填料表面的物理和 化学性质，提高其耐磨性、耐腐蚀性和抗老化性。
机械处理法
研磨处理
通过研磨设备对填料表面进行研磨， 去除表面的粗糙部分，使其变得平滑， 提高填料的外观和配合性能。
填料的表面处理方法
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铝酸酯偶联剂问世
1984年我国福建师范大学高分子系章文贡 等首创铝酸酯偶联剂，50多个品种。
合成工艺简单、产率高、无腐蚀、无污染、 色浅、无毒
热稳定性好 适用面宽 偶联效果好
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发展动向
问世50多年后，仍处于迅速发展状态 寻找更高效、更廉价的新型偶联剂 向多功能发展，逐渐形成专用化、系列化
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过氧化硅烷 阳离子硅烷 叠氮硅烷
适用于聚烯烃
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硅烷偶联剂适合处理
二氧化硅 云母 三水合氧化铝 硅灰石 玻璃纤维 高岭土
对碳酸盐、硫酸盐处理效果不佳
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钛酸酯偶联剂
1972年美国肯尼迪公司（Kenrich Inc.） 研制出TTC（三异硬酯酰基钛酸异丙酯）。
填料的表面处理方法
——偶联剂法
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1
4.5.1 概述
天然或人工合成无机填料——极性的，水 不溶性物质
有机高分子——极性极小
二者相容性不好——加工性能及使用性能 下降
必须对填料表面进行处理，使填料表面的 极性接近所要填充的高分子树脂，改善相 容性。
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2
所选用的表面处理剂
表面活性剂 偶联剂 有机高分子 无机物
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钛酸酯偶联剂
结构：
亲无机端 ——中心原子—— 亲有机端
(RO)4－n－Ti－(O－X－R’－Y)n 1.(RO)4－n：是易水解的短链烷氧基或对水 有一定稳定性的螯合基，可与填料表面的 单分子层结合水或羟基的质子作用而结合 于无机填料表面。
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2.(O－X－R’－Y)n ：是亲有机 基团。
白炭黑表面处理除去羟基的方法
白炭黑表面处理除去羟基的方法白炭黑，作为一种重要的工业填料，广泛应用于橡胶、塑料、涂料等领域。
其表面的羟基对其应用性能具有重大影响。
在某些应用场合，需要降低或除去白炭黑表面的羟基含量，以改善其与其他材料的相容性。
本文将介绍几种白炭黑表面处理除去羟基的方法。
1.硅烷偶联剂处理法硅烷偶联剂是一种常用的白炭黑表面处理剂，可以通过与表面羟基反应，形成硅氧键，从而降低表面羟基含量。
具体步骤如下：（1）将白炭黑与硅烷偶联剂混合，搅拌均匀；（2）在一定的温度和湿度条件下，硅烷偶联剂与表面羟基发生反应；（3）反应结束后，通过过滤、洗涤、干燥等步骤，得到表面羟基含量较低的白炭黑。
2.硅油处理法硅油可以与白炭黑表面的羟基发生反应，形成硅氧键，从而降低羟基含量。
具体步骤如下：（1）将白炭黑与硅油混合，搅拌均匀；（2）在一定的温度和压力条件下，硅油与表面羟基反应；（3）反应结束后，通过过滤、洗涤、干燥等步骤，得到表面羟基含量较低的白炭黑。
3.磷酸酯处理法磷酸酯可以与白炭黑表面的羟基反应，形成磷酸酯键，从而降低羟基含量。
具体步骤如下：（1）将白炭黑与磷酸酯混合，搅拌均匀；（2）在一定的温度和湿度条件下，磷酸酯与表面羟基反应；（3）反应结束后，通过过滤、洗涤、干燥等步骤，得到表面羟基含量较低的白炭黑。
4.高温热处理法高温热处理法是通过高温条件下，使白炭黑表面的羟基发生热分解，从而降低羟基含量。
具体步骤如下：（1）将白炭黑置于高温炉中；（2）在一定的温度和时间内，使表面羟基发生热分解；（3）热处理结束后，冷却、收集得到表面羟基含量较低的白炭黑。
综上所述，以上四种方法均可用于白炭黑表面处理除去羟基。
在实际应用中，可以根据具体需求选择合适的方法。
硅烷偶联剂处理填料工艺
硅烷偶联剂处理填料工艺
硅烷偶联剂是一种常见的表面处理剂，广泛应用于填料工艺中。
其作用是将填料表面覆盖上一层硅氧化物（SiO2）薄膜，从
而实现填料与基质之间的良好相容性和黏附性。
硅烷偶联剂的处理工艺一般分为以下几个步骤：
1. 清洗：将填料进行清洗和处理，除去表面的杂质和油脂。
常用的清洗方法包括溶剂清洗、酸碱清洗等。
2. 选择合适的硅烷偶联剂：根据填料的性质和应用要求选择合适的硅烷类别，如氨基硅烷、甲基硅烷等。
3. 制备硅烷溶液：将选定的硅烷偶联剂溶解于适量的溶剂中，通常选用的溶剂有乙醇、丙酮等。
溶液的浓度和配比需要根据具体的填料和处理要求进行调整。
4. 浸渍处理：将填料浸泡在硅烷溶液中，保持一定时间。
浸泡时间一般在几分钟到几十分钟不等，具体时间也需要根据填料的性质和处理要求来确定。
5. 干燥：将浸泡后的填料通过烘干等方式去除溶剂，使硅烷偶联剂能够在填料表面形成均匀的硅氧化物薄膜。
通过以上处理工艺，填料的表面就能够成功地被硅烷偶联剂覆盖，从而提高填料与基质之间的相容性和黏附性。
这样可以改
善填料的分散性、增加填料与基质的结合强度，同时还可以提高填料的耐磨、耐腐蚀等性能，进一步扩大填料的应用领域。
导热填料氧化铝的表面处理研究
导热填料氧化铝的表面处理研究导热填料在电子设备、汽车工业和航空航天等领域中起着至关重要的作用。
而氧化铝作为一种常用的导热填料材料，其表面处理则成为了研究的焦点之一。
本文将对导热填料氧化铝的表面处理进行深入探讨。
一、导热填料的重要性及氧化铝的特点导热填料在电子设备中的应用越来越广泛，它能有效地传导和散热，从而保持设备的稳定性和可靠性。
而氧化铝作为一种常用的导热填料材料，具有良好的导热性能、优异的化学稳定性和机械韧性，因此备受关注。
二、导热填料氧化铝的表面处理方法1. 机械处理：通过机械研磨、抛光等方法，能够使氧化铝表面更加光滑，提高其导热性能。
但此方法存在工艺复杂、成本高等问题。
2. 化学处理：采用酸碱等化学溶液处理氧化铝表面，能够去除表面杂质，提高其纯度和导热性能。
常用的化学处理方法有酸洗、碱洗等。
3. 表面涂层：通过在氧化铝表面涂覆导热材料，如硅胶、石墨等，能够进一步提高其导热性能。
但涂层的稳定性及耐磨性也是需要考虑的问题。
三、导热填料氧化铝表面处理的影响因素1. 表面粗糙度：导热填料氧化铝的表面粗糙度对其导热性能有着直接影响。
较粗糙的表面会增加热阻，从而降低导热性能。
2. 表面纯度：氧化铝表面的杂质会影响其导热性能，因此表面处理过程中需要尽量去除杂质，提高纯度。
3. 表面涂层稳定性：如果选择对氧化铝进行表面涂层处理，涂层的稳定性是需要考虑的因素。
稳定的涂层能够提高导热填料的耐磨性和长期稳定性。
四、导热填料氧化铝表面处理的研究进展对导热填料氧化铝表面处理的研究主要集中在改善表面粗糙度、提高纯度和涂层稳定性等方面。
研究人员通过优化表面处理工艺，利用新型材料和技术，不断提高导热填料氧化铝的导热性能和耐久性。
五、导热填料氧化铝表面处理的应用前景随着电子设备的不断发展和对散热要求的提高，导热填料氧化铝的应用前景广阔。
通过表面处理技术的不断优化，导热填料氧化铝的导热性能将得到进一步提升，为电子设备等领域的发展提供更好的支持。
填料及表面处理填料及其表面处理技术深度分析
高，耐热性好，密度低，并赋予制品良好的透
：
明性和较高的光泽度。某些纳米填料还赋予塑
料阻燃、自熄性及抗菌性。对于一些高黏度塑
料纳米填料还具有良好的加工改性功能，如用
纳米填料填充的纳米UHMWPE变得容易加工，
为用PE代替部分工程塑料创造了条件。
精编内容
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第三节 增强材料
增强材料主要是指纤维状填料， 常用的
OR'
OH
OH
HO
R Si OH + HO
：
OH
HO
O R Si O
O
（2）钛酸酯偶联剂
钛酸酯偶联剂具有独特的结构，对于热
塑性塑料与干燥填料具有良好的偶联效果。
尤其对聚烯烃等热塑性塑料具有较好效果。
精编内容
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根据分子结构与填料表面的偶联机理不同， 此类偶联剂有多种类型。
单烷氧基型：例如异丙基三异硬脂酰基钛酸酯 （TTS），其偶联机理为：
经选矿、粉碎或湿法研磨、分级与表面处理而
成。粒子形状不规则，相对密度为2.71，折光
率为1.65，吸油量为5%～精编内2容5%。
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轻质碳酸钙： 是用化学方法制成，多呈纺锤形棒状或针
状，粒径范围1.0～1.6µm，相对密度2.65，折 ： 光率为1.65，吸油量为20%～65%。
石灰石煅烧——石灰——熟石灰消化—— 石灰乳碳化——固液分离——干燥——包装
炭黑具有紫外线屏蔽作用，耐老化性能 越好，可降低制品的表面电阻率。
精编内容
13
作为填料用炭黑，可以使用较大粒径的炉 法炭黑，一般为25～75µm；作为着色剂作用， 一般可选用色素炭黑。炭黑在聚合物（尤其 是橡胶）中兼有增强作用，因此在一定意义 上也可以说炭黑是一种增强材料。
室外墙面填料施工工艺及注意事项
室外墙面填料施工工艺及注意事项1. 概述室外墙面填料施工是指在建筑物外墙表面涂刷一层或多层填料，以增加墙体的强度、美观和保护墙体不受气候影响。
本文旨在介绍室外墙面填料施工的工艺流程和需要注意的事项。
2. 工艺流程室外墙面填料施工包括以下几个主要步骤：2.1 准备工作在施工前，需要对墙面进行清洁，确保表面没有灰尘、油污等污染物。
同时，检查墙面是否存在严重的裂缝、空鼓等质量问题，如有需要先进行修补。
2.2 基层处理基层处理是保证填料施工质量的重要一步。
首先，对墙面进行打磨，确保墙面平整光滑。
接着，根据墙面材料的不同，选择适合的基层处理材料，如界面剂、底漆等，进行施工。
2.3 填料施工填料施工需要根据填料种类选择适当的方法和工具。
常见的填料种类有石膏填料、聚合物填料等。
施工时应注意填料的均匀涂抹和厚度控制，避免出现不平整或厚薄不匀的情况。
2.4 表面处理填料施工完成后，需要对表面进行处理，以提高墙面的质感和美观度。
可以选择刷涂防水涂料、彩色涂料等进行表面装饰。
3. 注意事项在进行室外墙面填料施工时，需要注意以下事项：3.1 选择合适的填料和施工材料根据墙面的性质和要求选择适合的填料和施工材料，以确保施工质量和墙体的使用寿命。
3.2 控制施工环境和气候条件填料施工应在适宜的温度和湿度条件下进行，避免在极端的气候条件下施工，以免影响填料的固化和粘附效果。
3.3 注意施工工艺细节施工时要注意填料的均匀涂抹和厚度的控制，避免出现不平整或厚薄不匀的情况。
同时，施工过程中要注意保护周边环境和设备，避免造成不必要的损坏。
3.4 防水处理填料施工完成后，要进行适当的防水处理，以增加墙体的耐水性和耐候性。
4. 总结室外墙面填料施工是保护墙体和增加建筑美观度的重要工程。
通过准备工作、基层处理、填料施工和表面处理等步骤，可以实现良好的施工效果。
在实际施工中需要注意选择合适的填料和施工材料，控制施工环境和气候条件，注重施工工艺细节和防水处理等方面的注意事项。
冷却塔填料 制作过程
冷却塔填料制作过程
冷却塔填料是用于增加冷却塔内部表面积，以增加冷却塔的传热效果的材料。
以下是冷却塔填料的制作过程：
1. 原材料准备：冷却塔填料的主要原料为塑料或陶瓷等耐腐蚀材料。
根据需要的材料特性选择适合的原料。
2. 材料加工：将原材料切割成所需的形状和尺寸。
通常采用切割机或模具进行切割加工。
根据不同的填料形式，可以选择不同的切割方式。
3. 拼接：将切割好的填料组件进行拼接。
可以采用焊接、粘接等方式进行固定。
确保填料组件的结构牢固且密封。
4. 表面处理：对填料组件进行表面处理。
可以进行研磨、喷涂、镀层等处理，以增加填料的表面粗糙度和耐腐蚀性。
5. 检验与质量控制：对制作好的填料进行检验，确保其质量符合要求。
包括对填料尺寸、结构、密封等进行检查，并进行质量记录和追溯。
6. 包装与出厂检验：将制作好的填料进行包装，并进行出厂检验。
确保填料的安全性和质量符合要求。
以上是冷却塔填料的一般制作过程，具体会根据不同的填料材料和制作要求有所不同。
在制作过程中需要注意安全，合理使用工具设备，确保生产环境符合相关安全要求。
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END
聚合物改性中的热点问题
共混与填充改性： 有机、无机刚性粒子增韧理论→增韧又增 强 超细粉碎技术 纳米技术 相容技术、表面处理技术、分散技术 LCP——原位增强
聚合物改性中的热点问题
纤维增强：新型高强高模纤维的应用、功 能纤维的应用
化学改性：新型高分子的设计、增容剂 表面改性：光接枝合成表面高性能化或功
2.历史、发展与现状
二战后，军事和航天的需要—硅烷偶联剂 →GF增强塑料和橡胶，效果显著。至今有 上百个品种。
烯丙基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、氨基 硅烷
主要生产厂家：Union Carbide Corp Dow Corning Corp
过氧化硅烷 阳离子硅烷 叠氮硅烷
适用于聚烯烃
4.5.2 偶联剂
概念：偶联剂是一种同时具有与无机物和 有机物反应的两种性质不同的官能团的低 分子化合物。
结构式：(RO)x-M-Ay RO——易进行水解或交换反应的短链烷 氧基 M——中心原子Si,Ti,Al,P等 A——与中心原子结合稳定的较长链亲有 机基团
作用机理
偶联剂的两类基团分别通过化学反应或物 理化学作用 一端与填料表面结合 另一端与高分子树脂缠结或反应
屈挠龟裂/ 6万次
次
以上
60 0.29
合格
65 0.32 合格
64
64
0.32 0.31
合格 合格
3、填料的处理方法
干法 湿法 气相表面处理法 加工现场处理法
干法
填料+处理剂→高速混合、烘干高速混合、 冷却→处理好的填料
1、表面涂覆处理 2、表面反应处理 3、表面聚合处理
湿法
1、吸附法 2、化学反应法 3、聚合法
使得表面性质悬殊的无机填料与聚合物两相 较好地相容
无机填料（填料一般为无机物，大多是极 性的、水不溶性的物质）与有机基体（极 性小的有机高分子树脂）相容性很差。直 接加入后在成型加工过程中，由于基体的 冷却收缩率大多比无机填料的要大。这样 在界面发生脱离，形成环隙或缝隙，从而 基体与无机填料脱离。不但起不到补强效 果，反而由于材料内部形成微孔而使其力 学性能下降。
硅烷偶联剂适合处理
二氧化硅 云母 三水合氧化铝 硅灰石 玻璃纤维 高岭土
对碳酸盐、硫酸盐处理效果不佳
钛酸酯偶联剂
1972年美国肯尼迪公司（Kenrich Inc.） 研制出TTC（三异硬酯酰基钛酸异丙酯）。
近10年发展迅速
铝酸酯偶联剂问世
1984年我国福建师范大学高分子系章文贡 等首创铝酸酯偶联剂，50多个品种。
应用实例2
例：用KR－12和KR－28分别处理CaCO3 ， 再填充到PVC中，PVC：CaCO3为60：40， 经偶联剂处理的CaCO3填充体系比未处理的 体系冲击强度分别提高3倍、8倍（用量0.4％ 时）和6倍、9倍（用量为1.2％时）
铝酸酯偶联剂
(RO)x：是水解或交换反应的短 链烷氧基，是亲无机基团。
乙烯基、环氧基、氨基、甲基丙 烯酸酯、硫酸剂等 X：是能够水解的烷氧基
甲氧基、乙氧基、氯等
硅烷偶联剂示意图
例：乙烯基三氯硅烷（CH2=CHSiCl3）处理玻璃纤 维（玻璃纤维的表面有大量的硅醇基。）
R基中含有
氨基——羧基、环氧基、异氰酸基 环氧基——羟基、羧基、氨基等 双键——含双键的聚合物交联 叠氮基——所有类型的有机聚合物
(OCOR’）m ：亲有机基团。 Dn：是含孤电子对的配位基团，
它没有特殊作用，只是与铝原子 配位从而使此偶联剂稳定。1983 年以前没有铝酸酯偶联剂，就是 因为铝酸酯酸易水解和缔合不稳 定，后来由于Dn的作用才有了铝 酸酯偶联剂。铝酸酯偶联剂的作 用机理与前面的相似。
铝酸酯偶联剂空间结构示意图
铝酸酯偶联剂处理填料作用机 理
应用实例：PE交联发泡鞋片
测试项目 技术 指标
拉伸强度/ ≥2.5 MPa 伸长率/% ≥150
未处理 10份 3.9
301
处理 20份 3.8
275
处理 30份 3.7
275
处理 40份 3.5
253
ห้องสมุดไป่ตู้
绍氏硬度/ 45±5 度
密度/
0.33
（g/cm3） ～
0.43
纯PP PP+云母（未处理）PP+云母 （处理）
拉伸强度 27.6 28.1
49.6
拉伸模量 972 3999
4344
弯曲强度 40.0 49.9
88.3
挠曲模量 1241 5378
7102
缺口冲击 10.3 10.3
9.24
热变形T 1
1.7
2.0
密度
0.902 1.225
1.238
缺点
价格较高 对加工性能有不良影响
不同硅烷偶联剂适用范围
硅烷偶联 剂
S3Si-R
R中含有 环氧基
氨基
适用高分子体系
环氧树脂、不饱和聚酯、酚 醛树脂、尼龙、聚氨酯及含 羟基的塑料
环氧树脂、聚氨酯
双键
过氧基或二叠 氮基
采用引发剂或交联剂 固化的高分子体系
PP PE EPDM SBS 天然胶等
%实例：磺酰叠氮硅烷偶联剂填充PP 填料：40%；偶联剂：0.5%
原因：结构中反应性基团多，与填料表面 的反应点多；另一端的有机疏水基含碳原 子数少、链短。
钛酸酯偶联剂
结构：
亲无机端 ——中心原子—— 亲有机端
(RO)4－n－Ti－(O－X－R’－Y)n 1.(RO)4－n：是易水解的短链烷氧基或对水 有一定稳定性的螯合基，可与填料表面的 单分子层结合水或羟基的质子作用而结合 于无机填料表面。
合成工艺简单、产率高、无腐蚀、无污染、 色浅、无毒
热稳定性好 适用面宽 偶联效果好
发展动向
问世50多年后，仍处于迅速发展状态 寻找更高效、更廉价的新型偶联剂 向多功能发展，逐渐形成专用化、系列化
品种 解决高填充条件下加工与制品力学性能问
题
硅烷偶联剂
结构：R－Si－X3 R：是具有反应活性的有机物
应性基各种特性
单烷氧基钛酸酯偶联剂偶联机 理示意图
单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶 联剂偶联机理示意图
螯合型钛酸酯偶联剂偶联机理 示意图
应用实例1
例：用丙基三（十二烷基苯磺酰基） 钛酸酯分别处理碳酸钙和滑石粉，经 处理的填料与HDPE以20：80比例混 合后，其填充体系的平衡扭矩下降 29％和31％（偶联剂用量为0.5％）
填料的表面处理方法
——偶联剂法
4.5.1 概述
天然或人工合成无机填料——极性的，水 不溶性物质
有机高分子——极性极小
二者相容性不好——加工性能及使用性能 下降
必须对填料表面进行处理，使填料表面的 极性接近所要填充的高分子树脂，改善相 容性。
所选用的表面处理剂
表面活性剂 偶联剂 有机高分子 无机物
气相表面处理法
实质上是通过处理剂以气态与填料粉体表 面发生化学反应来达到填料表面处理的一 类方法。
低温等离子体法处理云母 处理方法 等离子体min 硅烷 钛酸酯
接触角
3
8 30 KH-550 NDJ-105
70.4 72.7 70.6 43.9
27.6
加工现场处理法
1、捏合处理法： 2、反应挤出处理法 3、研磨处理法
2.(O－X－R’－Y)n ：是亲有机 基团。
◎ － O －酰氧基或烷氧基 ◎－X－是功能部位如X是OR－P=O,此时由于P原
子改性后填料具有阻燃性… ◎－R’－是长链烃基，碳原子数11～17，与聚合物
分子发生缠结，借分子间范德华力结合。 ◎—Y是末端部分，为氢原子、双键、氨基、环氧
基等。它们与聚合物大分子反应形成化学偶联。 ◎n值的改变，可调节偶联剂与填料或高分子的反