上海哲华化工材料有限公司

PVC用高性能碳酸钙超分散偶联剂SP-1082

与传统分散剂或偶联剂的区别

碳酸钙广泛应用于PVC制品中，由于碳酸钙为亲水性无机粉体，它与PVC相容性差。目前，通常采用硬脂酸、钛酸酯、铝酸酯等传统偶联剂进行处理，以改善碳酸钙的疏水亲油性和提高PVC制品的力学性能。

一、传统偶联剂

传统偶联剂主要为三大类，其典型结构如下：

硬脂酸：C17H35COOH

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钛酸酯：（R-C-O）3TiOC3H7或

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（R-P-O）3TiOC3H7

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0H

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铝酸酯：（R-C-O）Al（OC3H7）2

R：烷烃，通常为-C17H35、-C8H17等。

硬脂酸处理活化碳酸钙（CaCO3）将近100年历史，它主要利用硬脂酸的端羧基（-COOH）与CaCO3产生酸碱吸附，将硬脂酸亲油链段-C17H35烷烃基吸附在CaCO3颗粒表面，从而改变CaCO3的疏水亲油性。但其存在如下缺点：

• 硬脂酸羧基（-COOH）吸附CaCO3颗粒的锚固力非常弱小，塑料加工过程中的高温、高熔体粘度、高剪切力、以及其它塑料助剂的溶解力等因素极易产生脱吸附或解吸现象。

• 无机粉体的亲油链段（-C17H35）烷烃基为非极性，与PVC、ABS、尼龙（PA），聚碳酸酯（PC）、聚酯等极性或中等极性聚合物相容性不好，因此，CaCO3与基体聚合物界面粘接状态和润湿性差，导致塑料加工性和力学性能大幅度下降。

• 活化的CaCO3颗粒表面的亲油链段（-C17H35）烷烃基，由于活化的CaCO3颗粒表面有机物结构完全相同，分子链间色散力、范德华力、偶极力等使CaCO3颗粒更倾向于自身聚并，在高分子聚合物中形成CaCO3颗粒团聚而不易分散，尤其是纳米碳酸钙表现得更为明显。

钛酸酯偶联剂活化碳酸钙（CaCO3），机理：CaCO3颗粒表面的羟基（-OH）与钛酸酯偶联剂的异丙基产生脱异丙醇的化学反应，从而将亲油性基团化学链合至CaCO3颗粒表面而得到疏水亲油性活性碳酸钙，与硬脂酸处理相比，其优点：

• 钛酸酯偶联剂与碳酸钙是化学键结合，在塑料加工高温环境下不易解吸；

• 可以引入酯键、磷酯键、巯基键、环氧键等功能性基团；

• 在PVC制品中性能优于硬脂酸。

钛酸酯偶联剂缺点：

• 大多数钛酸酯遇水分解失效，使用不便；

• 亲油性基团分子量过小，通常亲油基分子量＜1000，无法与高分子材料的分子键形成有效缠绕，在塑料制品中对提高复合材料的力学性能极为有限；

• 钛酸酯偶联剂从经典超分散剂理论来看，在塑料中不具有超分散的基本特性。

铝酸酯偶联剂与钛酸酯偶联剂活化CaCO3机理相同，在高分子材料聚合物中的应用存在相同的问题。

传统偶联剂共同的缺点：对塑料高分子材料而言，它仅解决了疏水亲油性，没有从根本上解决有机化的CaCO3颗粒在高分子材料中的分散性。没有从微观结构和宏观结构研究偶联剂与高分子材料界面的润湿性、界面粘接特性、以及偶联分子与高分子材料分子链的缠绕强度、缠绕柔性，也就无法实现有机化的CaCO3颗粒在高分子复合材料良好的加工性能和提高复合材料的力学性能。

二、高性能碳酸钙超分散偶联剂SP-1082

经典的超分散剂广泛应用于涂料、油漆及油墨的颜料分散，从而达到的展色性，颜料的高光泽、高丰满度和高鲜艳度。它要求超分散剂牢固地吸附于颜料颗粒表面，而设计的分散链具有分子量分布狭窄，且具有较高的分子量。

但经典的超分散剂非常有效地解决颜料颗粒在涂料体系中的分散性问题、以及涂料树脂与颜料颗粒界面的润湿性。未进一步解决分散颜料颗粒与基体聚合物界面粘接特性，以及分散链段与涂料树脂分子链的缠绕强度、缠绕柔性等。因此，经典超分散剂有效解决无机粉体的分散性，但应用塑料及工程塑料未表现出应有的力学性能。

SP-1082是上海哲华化工材料有限公司基于可控自由基聚合而开发的用于碳酸钙、钛白粉等无机粉体表面处理的高分子量超分散偶联剂。它高强度的锚固基团强烈吸附于无机粉体表面，以保证有机化的碳酸钙颗粒在高温（＜280）、高熔体粘度、高剪切力的环境下仍可有效吸附在无机颗粒表面，防止解吸。

SP-1082超分散偶联剂分子量为几万～数十万，其分散链段的极性与PVC极性匹配性好，通过对分散链的分子量控制，可以有效地保证有机化的CaCO3颗粒与PVC基材粘接性好，分散剂的分散链与PVC分子链相互缠绕，缠绕柔性适度，可大幅度提高CaCO3/PVC复合材料的冲击韧性和拉伸强度、抗撕裂性和断裂伸长率。同时，通过控制分散链段分子量分布和分子量大小，保证有机化的碳酸钙颗粒在PVC基体中优异的分散性，提高机PVC制品加工流动性和表面光泽。

SP-1082超分散偶联剂是基于可控自由基聚合和高分子结构设计技术而开发出，可用于PVC制品中碳酸钙高性能化一代革命性产品，可改善PVC产品的加工性能和大幅度提高复合材料的力学性能，简化PVC配方和工艺，大幅降低企业的生产管理成本。