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橡塑技术与装备（塑料） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (PLASTICS)

聚丁二酸丁二醇酯 / 改性钛酸钾晶须

复合材料力学性能研究

马调调
( 榆林市天然气化工有限责任公司，陕西 榆林 718100)

摘要： 采用熔融共混法制备了 PBS/ 钛酸钾晶须复合材料，研究了 PTW 添加量对 PBS 复合材料的力学性能和热力学性能的影响。
实验结果表明 ：钛酸钾对 PBS 复合材料的拉伸强度影响不大。钛酸钾晶须含量为 10% 时，PBS 基体扯断伸长率达到 234.78%。
钛酸钾晶须含量为 25% 时，弯曲强度和弯曲模量比纯的 PBS 材料分别高了 12.826 MPa 和 528.17 MPa。PTW 使复合材料的硬度
降低，但使复合材料的分解温度升高。PTW 在 PBS 基体中分散较均匀，界面结合较好。随着钛酸钾晶须含量的增加，PTW 会略
微出现团聚现象，但 PTW 对 PBS 的晶型结构没有影响。
关键词 ： 力学性能 ；热力学性能 ；界面结合 ；分散均匀 ；晶型结构
中图分类号 ： TQ323.4 文章编号 ： 1009-797X(2019)04-0008-07
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2019.04.002

聚丁二酸丁二醇酯 (PBS) 作为一种半晶质型热 对于钛酸钾晶须的表面改性，文献报道中一般沿用比
塑性塑料及生物降解型脂肪族聚酯，具有较好的生物 较成熟的玻纤体系的表面改性技术，然而两者的尺寸
降解性能，优异的成型加工性能和良好的物理力学性 和表面性质上存在较大差异，传统的处理往往不能得
能，因此在可生物降解高分子材料中最具有研究价值 到理想的效果 [17~18] 。目前对 PTW 表面进行偶联改性，
和发展前景 [1~5] 。 PBS 作为环境友好型可降解生物材 主要采用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和环氧对 PTW
料，性能优越，在工业生产中已进入实用推广阶段。 进行表面处理 [19~20] 。
但 PBS 还存在强度较低，脆性较大，成本较高及与无 本次实验采用的钛酸钾晶须是已经经过改性好
机材料相容性差等缺陷 [6~10] ，本次实验的研究重点是 的，其改性物质是给硅烷偶联剂。硅烷偶联剂是一类
通过向 PBS 中加入钛酸钾晶须以提高其力学性能和热 具有特殊结构的低分子有机硅化物。其通式为 RSiX 3 ，
稳定性，实验结果表明 ：随着 PBS 中钛酸钾晶须质量 式中 R 代表与聚合物有反应能力或是有亲和力的官能
百分比的增加，PBS 的拉伸性能略微有所降低，但抗 团，如环氧基、氨丙基、酰胺基、乙烯基等 ； X 代表
弯曲性能显著增强，热分解温度逐渐升高，有利于进 能够水解的氯离子和烷氧基。解释硅烷偶联剂与无机
一步拓展 PBS 在各领域的实际应用。 矿物质间的作用主要有化学反应、物理吸附、氢键作
钛酸钾晶须 (Potassium Titanate Whisker) 的分 用和可逆平衡等理论，至今尚未形成定论，其中共价
子化学式为 K 2 O·nTiO 2 ，其微观外形为针状晶体，分 键吸附理论流行广泛。进行偶联时，首先 X 基水解形
子式中 n=1，2，4，6，8。其中 n=2，4 时是层状 成硅烷，然后再与无机填料表面上的羟基反应，形成
结 构，n=6，8 时是隧道式结构，工业生产中常见 氢键并缩合成—Si—M 共价键 (M 代表无机填料表面 )。
的主要晶须有四钛酸钾 K 2 O·4TiO 2 和六钛酸钾晶须 同时，硅烷各分子的硅醇又相互缔合齐聚形成网络结
[11~13] [21]
K 2 O·6TiO 2 。其中由于四钛酸钾晶须化学活性很 构的膜覆盖在填料表面，使无机填料有机化 。其化
高，应用较少。而六钛酸钾晶须则具有优良的绝热性 学反应过程如下 ：
能、耐磨性能好、高的热导率和红外反射率，具有高 水解 ：
温下导热系数极低、价格较低等特点 [14~16] 。由于钛酸 RSiX 3 +3H 2 O→RSi(OH) 3 +3HX
钾晶须本身细小 ( 直径 0.2~1.5 μm，长度 10~15 μm)，
作者简介：马调调 (1992-)，女，陕西榆林人，本科，工程师，
表面具有很强的亲水性，导致其极易团聚、与有机基
现从事复合材料研究工作。
体的湿润性较差，因此必须对 PTW 表面进行改性。 收稿日期 ：2018-04-29
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