氫氧化鎂晶粒的表面能高,導(dǎo)致顆粒之間容易發(fā)生團(tuán)聚,影響其在高分子材料中的分散性。同時(shí),氫氧化鎂的親水性強(qiáng)與大多數(shù)疏水的高分子聚合物材料相容性差,界面結(jié)合弱,導(dǎo)致其復(fù)合后阻燃效率不高?;谶@些缺點(diǎn),在制備高性能復(fù)合材料之前需要先改善氫氧化鎂表面的物理化學(xué)性質(zhì),即需要對(duì)氫氧化鎂進(jìn)行表面改性。目前,常用的改性氫氧化鎂方法主要有化學(xué)包覆改性、接枝聚合包覆等。
- 化學(xué)包覆改性
化學(xué)包覆改性是目前對(duì)氫氧化鎂表面改性應(yīng)用最多的方法,按照改性劑種類又可分為表面活性劑改性、偶聯(lián)劑改性、超分散劑改性或改性劑復(fù)配等。
用鈦酸鹽和硬脂酸鋅對(duì)氫氧化鎂進(jìn)行改性,再將其填充到聚丙烯(PP)中制備復(fù)合材料,結(jié)果表明,PP/氫氧化鎂復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率有很大的改善,這可能是由于改性后的氫氧化鎂與PP基體之間的相容性更好。
采用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(A174)對(duì)氫氧化鎂進(jìn)行表面改性,改性后的氫氧化鎂的分散性和疏水性都得到了提高。
使用乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)通過干法對(duì)氫氧化鎂的表面進(jìn)行改性,并研究了氫氧化鎂與VTES之間的界面相互作用,發(fā)現(xiàn)Si-OC2H5與氫氧化鎂的羥基反應(yīng)形成化學(xué)鍵(Si-O-Mg),同時(shí)在界面處存在著物理吸附作用,使得改性后的氫氧化鎂表面與VTES分子牢固結(jié)合。
使用乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)通過濕法對(duì)氫氧化鎂進(jìn)行表面改性,改性后的氫氧化鎂表面由親水性變?yōu)槭杷?,氫氧化鎂與硅橡膠(SR)之間的相容性和分散性都得到了提高。
以油酸(C17H33COOH,OA)為表面改性劑,通過原位表面改性方法制備了疏水性氫氧化鎂納米顆粒。與未改性的氫氧化鎂相比,該方法得到的產(chǎn)品具有良好的疏水性和分散性,OA的C17H33COO-基團(tuán)取代了氫氧化鎂粒子表面吸附的-OH基團(tuán),形成了較穩(wěn)定化學(xué)吸附鍵。
- 接枝聚合改性
使用低分子量表面改性劑對(duì)氫氧化鎂進(jìn)行疏水改性很有效,但低分子量改性劑的疏水鏈較短使得改性后的氫氧化鎂在一些要求較嚴(yán)格的聚合物中的應(yīng)用受限。通過將聚合物接枝到氫氧化鎂表面上進(jìn)行表面改性,是一種改善其在聚合物基質(zhì)中的分散性和增強(qiáng)復(fù)合材料性能的一種有效方法。
先用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)氫氧化鎂進(jìn)行表面處理,在其表面引入碳碳雙鍵(-C=C-),再將苯乙烯通過-C=C-接枝聚合在氫氧化鎂的表面,然后用聚苯乙烯(PS)包覆的氫氧化鎂制備耐沖擊性聚苯乙烯(HIPS)復(fù)合材料。結(jié)果表明,與未改性的氫氧化鎂相比,包覆PS的氫氧化鎂制備的復(fù)合材料的流變和阻燃性能均得到了明顯的提高。
用硅烷偶聯(lián)劑KH-570在層狀復(fù)合金屬氫氧化物(LDHs)的表面引入不飽和雙鍵,使其與苯乙烯發(fā)生反應(yīng)來制備PS@LDHs。經(jīng)PS接枝改性的LDHs的表面由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?,在有機(jī)物相中的相容性和分散性得到顯著提高。
先用油酸(OA)改性在氫氧化鎂納米顆粒在其表面引入-C=C-,甲基丙烯酸甲酯(MMA)通過油酸根的碳碳雙鍵在氫氧化鎂的表面接枝聚合獲得疏水性氫氧化鎂納米粒子,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)成功地接枝到氫氧化鎂納米顆粒表面,使其在高分子聚合物材料中的分散性和相容性大大提高。
通過油酸(OA)改性氫氧化鎂在其表面引入碳碳雙鍵,苯乙烯通過與碳碳雙鍵反應(yīng)接枝聚合到氫氧化鎂表面,PS接枝聚合的氫氧化鎂在聚合物基體材料中的分散性和相容性都得到很大提高。
將苯乙烯接枝聚合到溴異丁酸修飾的氫氧化鎂納米粒子表面,接枝聚合PS的氫氧化鎂納米粒子在有機(jī)溶劑中的分散性顯著提高,這有利于其在許多領(lǐng)域的應(yīng)用。
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