二氧化硅被kh550改性后还溶于水吗

二氧化硅被kh550改性后还溶于水一、二氧化硅表面处理方法1.1 物理改性【5~7】物理改性是指两组分之间除范德华力、氢键力或静电吸附等分子之间的相互作用力外， 不存在离子键或共价键作用的一种表面改性方法。它又可分为表面包覆改性和热处理改性两种方法。1.1.1 表面包覆改性表面覆盖改性是指表面改性剂与纳米SiO2表面无化学反应，包覆物与颗粒之间依靠范德华力、氢键、静电作用等而连接起来的改性方法。在制备纳米SiO2的溶液中加入表面活性剂，在形成纳米SiO2的同时，表面活性剂包覆在其表面，形成均匀的纳米颗粒，此种方法可有效地改善纳米SiO2的分散性。1.1.2 热处理改性热处理改性是指将纳米SiO2放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变纳米SiO2表面或内部的组织结构来控制其性能的一种综合工艺过程。热处理后SiO2表面吸湿量低，且其填充制品吸湿量也显著下降， 其原因可能是由于高温加热条件下以氢键缔合的相邻羟基发生脱水而形成稳定键合， 从而导致吸水量降低。此种方法简便经济，但是仅仅通过热处理，不能很好地改善填充时界面的粘合效果，所以在实际应用中，常对纳米SiO2使用含锌化合物处理后在200-400℃条件下进行热处理， 或使用硅烷偶联剂和过渡金属离子对纳米SiO2处理后进行热处理，或用聚二甲基二硅氧烷改性SiO2，然后再进行热处理。2.1 化学改性表面化学改性是指表面改性剂与粒子表面一些基团发生化学反应而达到改性目的。由于纳米SiO2表面存在不饱和残键和不同状态的羟基， 这些活性基团可以同一些表面改性剂发生反应，从而使SiO2表面带上具有特定化学活性的有机基团，改善SiO2粒子与各种有机溶剂及聚合物基体之间的相容性。根据化学反应的不同， 表面化学改性方法可以分为偶联剂法改性、醇酯法表面改性以及聚合物接枝法改性等。2.1.1 醇酯法表面改性【5~7】醇酯法是用脂肪醇与二氧化硅表面的羟基发生反应，脱去水分子，二氧化硅表面的羟基被烷氧基取代。反应需要在高温高压下进行。与硅烷偶联剂相比，用醇改性的优点在于改性剂脂肪醇价格低廉，易于合成且结构容易控制。改性的效果受到醇的烷基链长度的影响。用大于8 个碳原子的醇进行改性，接枝的疏水烷基链较长， 二氧化硅的表面性能改变十分明显，而用同样量的小于8 个碳原子的醇改性，二氧化硅的表面性能改变要差很多。2.1.2 偶联剂法改性【5~8】偶联剂是具有两性结构的化学物质， 其一部分基团可与粉体表面的各种官能团反应， 另一部分基团可与有机高聚物基料发生化学反应或物理缠绕，在无机粉体和有机高聚物之间建立起“分子桥”。常用的偶联剂有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、锡铝酸盐偶联剂等。目前纳米SiO2表面改性研究较多的是硅烷偶联剂表面改性。使用硅烷偶联剂改性二氧化硅表面， 由于不同工艺条件制备的二氧化硅表面结构特性及物化特性不同，偶联剂的分子结构各异，胶料品种多样，使改性二氧化硅填充胶的综合性能改善程度不同。因此需要根据二氧化硅的表面结构， 被填充材料的特性等因素来综合考虑偶联剂类型的选择。研究表明，协同使用两种偶联剂有时好于单单独用一种。除去使用硅烷偶联剂改性二氧化硅外， 也可使用甲基硅烷钠、乙基硅烷钠、甲基硅烷钠铝等用作改性剂。2.1.3 聚合物接枝法改性【5~7】聚合物接枝法是在二氧化硅表面进行单体的聚合。超细二氧化硅表面呈亲水性，极性强。极性较弱的有机单体不容易吸附或化学结合在其表面上，较难在超细二氧化硅表面上接枝聚合物。为了解决这个问题， 首先需要加入一定的表面活性剂与二氧化硅的表面羟基反应。对二氧化硅进行初步改性，然后加入溶剂化的单体， 使单体以表面活性剂为起点发生原位聚合， 从而形成聚合物接枝改性的二氧化硅产品。表面活性剂选用的原则是有利于聚合物与之结合。硅烷偶联剂起到了联接二氧化硅表面与聚合物的桥梁的作用。在已被表面活性剂改性后的二氧化硅表面接枝合成聚合物， 可根据超细二氧化硅应用的聚合物体系不同， 有目的地在二氧化硅表面接枝不同性能的聚合物，并且具有接枝包覆均匀完全、分散程度好等特点。因此用聚合物接枝改性过的二氧化硅与有机材料的相溶性更好。张超灿等用硅烷偶联剂KH-550 对二氧化硅进行改性后， 采用两亲性的聚丙烯酸酯对二氧化硅表面处理， 得到的填料产品在聚丙烯酸酯乳液中，既能长期稳定分散，又具有良好的界面作用。

PVC管中导电体系怎么形成？本发明涉及高分子材料

技术领域：

，具体涉及一种导电导热耐磨pvc管材及其制备方法。

背景技术：

：pvc管材具有耐腐蚀性强、强度高、刚性好等特性，因此，被广泛应用在给水、建筑排水、排污、化工等

技术领域：

，但由于pvc管材耐磨性能一般，且导电导热性能不足，在很大程度上影响了pvc管材在地网导电，电力电网导管等方面的应用。因此，需要通过添加填料改善其耐磨、导电和导热性能。二氧化硅硬度大，具有良好的耐磨性，被广泛地用于玻璃制品、导电器件、导电涂料、电子封装材料、精密陶瓷材料、管道以及其它塑料等材料的填料。但是纳米二氧化硅存在颗粒小、比表面积大、粒子间的作用力强，极易团聚，不易分散、导电率、导热率极低性能差等缺陷，制约了其更加广泛的应用。石墨烯具有良好的导热性、导电性、电磁微波吸收性能等，在航空航天，新能源电池、电磁屏蔽、电容器、塑料制品、导电涂料等领域有着广泛的应用。为了提高纳米二氧化硅的分散性、导电导热性，在其表面接枝氧化石墨烯，并且已经做了很多的研究。中国发明专利cn103122179a采用铜粉共混改性二氧化硅作为导电填料，导电性能较好，但填料密度偏大，且二氧化硅自身的团聚性较大；中国发明专利cn103897446a直接采用二氧化硅与石墨烯均匀混合作为导电填料，较金属导电粉末密度有所改善，而纳米二氧化硅、石墨烯颗粒自身的团聚性较大，纳米二氧化硅/氧化石墨烯或者金属粉末简单的混合并不能很好地改善填料的分散性，难以较好地提高复合材料的导电导热耐磨性能。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种导电导热耐磨pvc管材及其制备方法。为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种导电导热耐磨pvc管材，包括以下重量份的组分：pvc树脂100份、含氯偶联剂改性纳米二氧化硅5-20份和含氯偶联剂改性导电填料5-20份。本发明利用含氯偶联剂分别对纳米二氧化硅和导电填料进行表面改性，改性后的纳米二氧化硅和导电填料作为pvc管材的填料，这样能够使导电填料和改性纳米二氧化硅在树脂中达到良好的分散，使其表面形成致密的导电导热网络体系，提高pvc材料的导热、导电性能和耐磨性。此外，经试验发现，kh570硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂等其他常用偶联剂并不适用于本发明中的pvc树脂基体，本发明采用含氯偶联剂对石墨烯或二氧化硅进行表面改性，更有效改善填料粒子在pvc基体树脂中的分散性，从而提高了pvc管的导电、导热和耐磨性。优选地，所述导电填料包括石墨粉、石墨烯、炭黑、短碳纤维、碳纳米管中的至少一种。优选地，所述含氯偶联剂包括3-氯丙基甲基二氯硅烷(msds)。与其他偶联剂相比，采用3-氯丙基甲基二氯硅烷对石墨烯或二氧化硅进行表面改性，改性后的填料在pvc树脂基体中具有较好的分散性，制备得到的pvc管的导电导热耐磨性较好。优选地，所述含氯偶联剂改性纳米二氧化硅中含氯偶联剂在纳米二氧化硅表面的接枝率为60％-80％。优选地，所述含氯偶联剂改性导电填料中含氯偶联剂在导电填料表面的接枝率为20％-60％。本发明分别通过控制含氯偶联剂在填料上的接枝率，确保偶联剂对填料具有较好的改性效果，从而保证改性后的填料在pvc树脂中具有良好的分散性，形成致密的导电导热网络体系，从而进一步提高pvc材料导热、导电性能和耐磨性。优选地，所述纳米二氧化硅的平均粒径为5-500nm。优选地，为进一步提高材料体系的稳定性，以及材料的可加工性和成型性，所述的导电导热耐磨pvc管材还包括以下重量份的组分：稳定剂2-3.5份、加工助剂1-2份和润滑剂1-1.5份。本发明还提供了上述的导电导热耐磨pvc管材的制备方法，包括以下步骤：(1)将各组分按比例放入高速混合机中逐渐加热，在1000-1200r/min条件下充分搅拌，直至混合物温度达到110-120℃后将混合完成的物料放入冷混设备中，在400-500r/min的条件下继续混合，直至物料温度下降到40-50℃；(2)将混好的物料放入挤出机的料斗中进行挤出，制备得到所述pvc管材。优选地，所述步骤(2)中，挤出机温度为：一区180℃-185℃、二区180℃-185℃、三区175℃-180℃、四区170℃-175℃和五区165℃-170℃；机头加热区温度分段控制为：190℃-200℃和205℃-210℃。与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明采用含氯偶联剂对纳米二氧化硅和导热填料进行表面改性处理，改性后的纳米二氧化硅和氧化石墨烯作为pvc管材的改性填料，能够有效提高纳米二氧化硅和导热填料在pvc树脂基体中的分散性，同时使得pvc管材兼具良好的导电、导热以及耐磨性能。本发明的pvc管材制备工艺简便，在地网导电，电力电网导管等方面有巨大的潜在应用价值。具体实施方式为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例1-6实施例1-6的导电导热耐磨pvc管材的组成成分如表1所示，其中，实施例1-6的导电导热耐磨pvc管材的制备方法包括以下步骤：(1)将各组分按比例放入高速混合机中逐渐加热，在1000-1200r/min条件下充分搅拌，直至混合物温度达到110-120℃后将混合完成的物料放入冷混设备中，在400-500r/min的条件下继续混合，直至物料温度下降到40-50℃；(2)将混好的物料放入挤出机的料斗中进行挤出，制备得到所述pvc管材，其中，挤出机温度为：一区180℃-185℃、二区180℃-185℃、三区175℃-180℃、四区170℃-175℃和五区165℃-170℃；机头加热区温度分段控制为：190℃-200℃和205℃-210℃。对比例1-2对比例1-2的导电导热耐磨pvc管材的组成成分如表1所示，其中，对比例1-2的导电导热耐磨pvc管材的制备方法包括以下步骤：(1)将各组分按比例放入高速混合机中逐渐加热，在1000-1200r/min条件下充分搅拌，直至混合物温度达到120℃后将混合完成的物料放入冷混设备中，在500r/min的条件下继续混合，直至物料温度下降到40-50℃；(2)将混好的物料放入挤出机的料斗中进行挤出，制备得到所述pvc管材，其中，挤出机温度为：一区180℃-185℃、二区180℃-185℃、三区175℃-180℃、四区170℃-175℃和五区165℃-170℃；机头加热区温度分段控制为：190℃-200℃和205℃-210℃。表1对实施例1-6和对比例1-2制备得到的导电导热耐磨pvc管材进行导电、导热和耐磨性能分别按照iso8031-2009、gbt10297-2015、gb/t1768-2006进行测试，结果如表2所示。表2导电率(×10-3)/(s/m)导热系数(w/mk)磨损量/g实施例12.60.541.64实施例26.70.631.32实施例35.10.481.14实施例4130.420.97实施例5160.860.89实施例617.20.970.78对比例10.20.361.98对比例214.50.520.90由表1结果可知，与对比例1-2相比，实施例1-6采用msds对纳米二氧化硅和导热填料进行表面改性处理，并将改性后的纳米二氧化硅和氧化石墨烯作为pvc管材的改性填料，明显提高了pvc管材的导电、导热和耐磨性能。对比实施例5、6结果可知，通过控制msds在填料上的接枝率，使得改性后的填料在pvc树脂中具有更好的分散性，形成致密的导电导热网络体系。本发明的导电导热耐磨pvc管材可选择添加以下重量份的组分：稳定剂2-3.5份、加工助剂1-2份和润滑剂1-1.5份，在该范围内，有助于改善材料的可加工性和成型性，但对材料的导热、导电和耐磨性影响不大。最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。当前第1页1 2 3

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