Zum Verständnis der Oberflächenmodifizierung von Talkpulver
Zum Verständnis der Oberflächenmodifizierung von Talkpulver
Talk ist ein hydratisiertes Silikat mit der Formel 3MgO·4SiO2·H2O. Seine Kristallform kann Flocken-, Blatt-, Nadel- und Blockform sein.
Die Struktur von reinem Talk besteht aus einer Schicht Brucit (Magnesiumhydroxid, MgO·H2O), die zwischen zwei übereinanderliegenden Schichten Kieselsäure eingeschlossen ist. Die benachbarten Talkschichten werden durch schwache Van-der-Waals-Kräfte miteinander verbunden. Bei Scherkräften gleitet Talk leicht zwischen den Schichten hindurch.
Talk ist gegenüber den meisten Chemikalien inert, zersetzt sich bei Kontakt mit Säure nicht, ist ein schlechter Stromleiter, hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit und eine hohe Hitzeschockbeständigkeit und zersetzt sich auch dann nicht, wenn es auf eine hohe Temperatur von 900 °C erhitzt wird. Diese hervorragenden Eigenschaften von Talk machen ihn zu einem guten Füllstoff, der in den Bereichen Kunststoffe und Beschichtungen weit verbreitet ist. Die hydrophile Oberfläche von Talkpulver beschränkt jedoch seine Anwendung in einigen hydrophoben Zonen. Um seine Leistung weiter zu verbessern und seine Anwendung zu erweitern, muss eine Oberflächenmodifizierung durchgeführt werden.
Häufig verwendete Oberflächenmodifikatoren für Talkumpuder
Um die Kombination von Talkpulver mit Polymeren zu verbessern, gibt es zwei Hauptkategorien von Modifikatoren, die zur Modifizierung verwendet werden:
Haftvermittler:Hauptsächlich Titanate, Aluminate, Silane und Stearate, am häufigsten werden Titanate verwendet, deren Molekülstruktur R´-O-Ti- (OXRY) n ist, wobei R´O- auf die chemische Struktur der Oberfläche des Füllstoffs einwirken kann und R eine langkettige Knäuelgruppe mit einer fettigen oder aromatischen Struktur ist, die die Kompatibilität zwischen dem Polymer und dem Füllstoff verbessern kann. Y ist eine aktive reaktive Gruppe, die zur Vernetzung oder Bindung in polymergefüllten Systemen verwendet werden kann. Kurz gesagt, eine Gruppe des Kupplungsmittels reagiert mit der Oberfläche des Talkpulvers, um eine Bindung herzustellen, und die andere Gruppe nimmt an der Polymerisationsreaktion des Polymers teil, um eine Bindung mit dem Polymer herzustellen, sodass das Kupplungsmittel als Brücke fungiert, um die beiden zu verbinden.
Tenside:hauptsächlich Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumdodecylsulfonat, Dodecyltrimethylammoniumbromid, Dodecyltrimethylchlorid, Natriumalkenylsulfonat usw., die die Kompatibilität zwischen dem Polymer und dem Füllstoff verbessern. Das Kopplungsmittel ist gleich, aber der Mechanismus der Bindung mit der Füllstoffoberfläche unterscheidet sich von dem des Kopplungsmittels. Wie wir alle wissen, ist die Oberfläche anorganischer Partikel geladen, und entsprechend den Ladungseigenschaften der Partikel unterscheiden sich auch die Ladungseigenschaften der Oberfläche anorganischer Partikel mit dem pH-Wert der Lösung. Wenn der pH-Wert der Lösung höher ist als der isoelektrische Punkt von anorganischen Partikeln, ist die Oberfläche der Partikel negativ geladen und die Partikel können kationische Tenside adsorbieren. Wenn der pH-Wert niedriger ist als der isoelektrische Punkt von ZETA, können anionische Tenside adsorbiert werden. Die Funktion von Tensiden auf der Oberfläche von Ionen wird durch Ionenaustausch, die Bildung von Ionenpaaren und die Bildung hydrophober Bindungen erreicht. Die Adsorption des Tensids am Polymer ist jedoch nicht sehr gut. Im Allgemeinen erfolgt die Adsorption des Monomers und die anschließende Polymerisation zur Bildung einer Mikrokapselbeschichtung.
Methode zur Oberflächenmodifizierung mit Talk
Modifikationsmethoden im In- und Ausland können grob in sechs Arten unterteilt werden:
Oberflächenbeschichtungsmodifizierung:Das Beschichten der Partikeloberfläche mit dem Tensid, um der Partikeloberfläche neue Eigenschaften zu verleihen, ist heute eine gängigere Methode.
Mechanochemische Methode:Ein Modifizierungsverfahren, bei dem die Oberflächenaktivität von Partikeln durch Schleifen, Reibung usw. verbessert wird. Bei diesem Verfahren werden die relativ großen Partikel durch Zerkleinern, Reibung und andere Methoden kleiner gemacht. Bei diesem Verfahren wird die Oberflächenaktivität der Partikel größer, d. h. die Oberflächenadsorptionskapazität wird verbessert und andere Substanzen können leichter adsorbiert werden, sodass das Verfahren vereinfacht, die Kosten gesenkt und die Produktqualität leicht kontrollierbar wird. Beispielsweise wird ein Teil des alten Talkpulvers durch das Verfahren der kleinen Partikel verbessert, um seine Oberflächenaktivität zu verbessern, und dann mit acrylmodifiziertem PP-Material oder einer PP- und PE-Mischung vermischt. Das Verstärkungsmaterial wird im Allgemeinen in Autostoßstangen, Motorteilen, Klimaanlagenteilen, Instrumententafeln und anderen Industriezubehörteilen verwendet, wobei Talkpulver im Allgemeinen nicht oberflächenbehandelt wird. In China wird Talk mit einer Partikelgröße von 16,5 μm in einer Rührmühle zerkleinert und mit einem Silan-Kopplungsmittel beschichtet, um den Zweck der Modifizierung zu erreichen.
Modifikation der äußeren Folienschicht:Ein Verfahren, bei dem die Oberfläche eines Partikels gleichmäßig mit einer Polymerschicht beschichtet wird, wodurch die Oberflächeneigenschaften des Partikels verändert werden. Talkpulver kann zunächst pulverisiert und aktiviert werden, dann kann unter bestimmten Bedingungen ein Tensid adsorbiert werden, dann kann das Tensid Monomer adsorbieren und schließlich kann das Monomer polymerisiert werden, um eine Oberflächenbeschichtung zu erzielen.
Lokale aktive Modifikation:Die Verwendung chemischer Reaktionen zum Aufpfropfen verschiedener funktioneller Gruppen auf die Oberfläche von Partikeln, um eine Oberflächenmodifizierung zu erreichen.
Hochenergetische Oberflächenmodifikation:Die Verwendung von hochenergetischen Entladungen, Ultraviolett- und Plasmastrahlen zur Modifizierung der Partikeloberfläche. Bei dieser Methode wird die Oberfläche von Partikeln durch die Nutzung der enormen Energie modifiziert, die durch hochenergetische Entladungen, Ultraviolett- und Plasmastrahlen usw. erzeugt wird, sodass die Oberfläche aktiv wird. Verbessert die Kompatibilität von Partikeln und Polymeren.
Modifizierung durch Fällungsreaktion:Modifikation durch Niederschlagsreaktion. Bei dieser Methode wird der Niederschlagseffekt genutzt, um die Partikeloberfläche zu beschichten und so den Modifikationseffekt zu erzielen.
