《微波敏化剂.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微波敏化剂.docx（3页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、微 波 敏 化 剂苏洁(同济大学高分子材料科学和工程系 200092)摘 要利用敏化剂可使微波加热非极性聚合物 ,主要用导电碳黑或半导电碳黑及氧化铁黑 ,待开发 Freguo n 敏化剂 。关键词 微波 非极性聚合物 敏化剂黑 ( Fe3 O4 ) ,铁粉等 。我 们 以 非 极 性 的 超 高 分 子 量 聚 乙 烯( U HM W P E) 为例加入不同敏化剂 ,经搅拌均匀 后 ,分别于微波场中 ,比较不同混和物料微波加热情况 (表 1) 。表 1 不同敏化剂的 U HM WP E 混和物料微波加热前言微波加热技术早在本世纪四十年代起开始 应用 ,我国在七十年代初分别在木材 、食品 、纺
2、织 、医学等多方面开始研究应用 ,近年来 ,发展 研制热固性树脂 (环氧) 微波固化技术1 及微波 加工聚合物二相体系的共混复合2 。这些往往 是应用在热固性及极性聚合物上 。对非极性聚合物来说 ,直接在微波场中难 以使物料温度升高 ,只要加入合适的敏化剂 ,同 样可在较短时间内使混和物料加热升温 。1 10介质材料敏化剂这类介质材料一般是固体 ,在微波场 ( 超高 频电磁波) 作用下 ,介质内部产生极化 ,其极化 强度矢量落后于电场一个角度 ,从而导致与电 场同相的电流产生 ,使介质材料内部的功率耗 散转变为热能 ,由于为超高频波动 ,所以使材料 在短时间内温度升高 ,若将此介质材料与非极
3、性聚合物均匀混和 ,在微波场作用下 ,可使混和 物料在短时间内温度升高 ,由于此现象是直接 渗入物料内部 ,又称为体积加热 。这类介质材 料有碳黑 ,导电碳黑 ,石墨以及有磁性的氧化铁2可见 (1) 不同类型的碳黑敏化剂 ( 一般着色用 碳 黑 , 高 阻 碳 黑 , N234 半 导 电 碳 黑 ) 与 U HM W P E 搅匀后的混和物料 , 在微波场中的 加热情况是不一样的 ,高阻碳黑的升温效果最 好 ,只 45 秒钟就使混和物料达 170 ,而一般着 色碳黑在微波场中使混和物料在 3 分钟内只达100 。说明了不同类型碳黑吸收微波能力不 一样 ,高阻碳黑有导电性 ,吸收微波能力最大
4、,N234 为半导电碳黑 ,吸收微波能力次之 。(2) 石墨也有吸收微波能力 , 我们以 3 份U HM W P E 及 1 份墨混和物料 ,于微波场 ( 功率收稿日期 1997205224U HM WP E ( 克)552055碳黑 ( 克)高阻碳黑 ( 克) N234碳黑 ( 克) Fe3O4 ( ( 克) 微波场时间 物料温度 ( )0 . 531000 . 5451700 . 81351500 . 57123125微波场条件功率 560 W , 频率 2450 M Hz6苏 洁微波敏化剂560 W , 频 率2450M Hz 中 2 分 钟 升 温 大 于M (O3 PR) 2 或 M
5、 (O3 PO R) 2其中 : (1) 五价原子对四价原子的 ( 体积)克分子浓度的比率是 2 :1( 2) 五价原子与 R 共价键合 。当 X = 1 时 , R 通过氧与五价元素 Z ( 这里是磷) 耦合 。若 X= 0 ,N = 1 或 2 ,则通式为 : ( HO) 2 Z n R100 ,物料达熔化状态 ,可能产生冒烟及火星现象 ,冷却后物料较脆 。(3) 对于永磁性的 Fe3 O4 敏化剂 , 由于在 微波场中的电磁感应 , 亦能使它与 U HM W P E 混和物料在较短时间内温度升高 ( 与常规加热 比较) ,当它的加量从 0 . 5 增至 2 时 ,时间从 10 分缩短至
6、3 分钟 ,使物料温度由前者的 71 增 高达 125 。Fe3 O4 敏化剂比碳黑敏化剂使物 料升温时间长些 ,说明这类磁性介质材料的吸 收微波能力比 (导电性的) 碳黑类差些 。(4) 与上类同 ,铁粉也是磁性介质材料 ,颗 粒较细 ,易分散 ,但比重较大 ,敏化作用小于碳 黑 。(5) 30 %锌粉与 U HM W P E 混和物料在微 波场中 ,经 22 分钟物料无熔融粘合现象 。同样 以 25 %ZnO 作敏化剂也没作用 ,说明锌粉及氧 化锌在微波场中无影响 。 :( HO) 2 P n R 即有机膦酸或磷酸R 基可增大非极性聚合物中层状混合物的相容性 ,相当于增加非极性聚合物中增塑
7、剂的 分散度 。R 基的极性与微波能相互作用 , 提供 层状混合物的极性 。此类敏化剂能与非极性聚合物组成相容性好的混合物 ,又能吸收微波能 ,使此混合物在微 波场中短时间升温塑化 ,加工成型 。但目前国 内无同类产品 ,也没有相应的进口产品 。我们曾以羟乙基烷基胺 ,高级脂肪醇和二氧化 硅 的 复 配 物Hz - 1 抗 静 电 剂 与U HM W P E 混合物于微波场中试验 , 微波场功率为 700 W ,试样厚度为 416 611 毫米 , 经 12分钟后试样背面向上 5 分钟 ,即总时间 17 分后 得外观粘结均匀的白色块材 。由于 Hz - 1 中的R 基极性不强 ,其结构不同于
8、Frequo n 敏化剂 ,所以 ,在微波场中形成白色块材的时间较长 ,但 比常规加热成型时间短 ,说明抗静电剂具有微 波敏 化 作 用 , 但 不 够 理 想 。可 见 , 待 开 发 Fre2quo n 敏化剂的必要性是无可非议的了 。Freguon 敏化剂3Freguo n 敏化剂是 1988 年菲利浦化学公司 的专利 ,其化学式如下 : M (O3 ZOx R) n其中M :四价原子 ,最好是锆 ( Zr) 或钛 ( Ti)Z :五价原子 , 原子量至少要 30 , 最好是磷( P)n :1 或 2X :01R :有机无环基 ,脂环族基 ,杂无环基 ,杂环 基 ,芳 香 基 及 其 混
9、 合 物 。其 中 极 性 键 包 括 : -3结论(1) 对非极性聚合物来说 , 只要选择合适 的敏化剂 , 以 提 高 该 非 极 性 聚 合 物 ( 本 文 中 为 U HM W P E) 和敏化剂混合物料对微波能吸收的 敏感性 ,可使物料在短时间内用微波技术加热 塑化完善 ,且物料的塑化情况良好 。(2) 介质材料敏化剂中 , 以半导电或导电 碳黑 对 微 波 能 吸 收 的 敏 感 性 最 佳 ; 永 磁 性 的 Fe3 O4 次之 。(3) Frequo n 敏化剂或其同类型产品需早4O H (氢氧基) , - SH ( 硫基) , -OCN ( 腈基) , -Cl(卤) , -
10、N H2 (氨基) ,(酮基) 等 。CR 基的大小很重要 ,如果 R 基大些 ,其体积庞大松散 ,可以使混合物成为层状结构 。通常 以下面分子式的复合物为最好 :苏 洁微波敏化剂7日生产 ,这对改善非极性聚合物微波加热塑化工艺及材料性能方面均有提高 ,将为微波技术 用于聚合物加工中创造有利条件 。China . 710049 , Reguxing Shu Zhi , 1995 , 10 (3) , 3840 .M . Chen , J . W. Hellget h , T. C. Ward , and J . E. Mc2 grat h , Microwave p rocessing of
11、t wo2p hase systems co mposites and polymer blends , Polym , Eng. Sci .1995 , 35 (2) , 144150 .U SP 47217382参考文献1 Microwave curing of Thermoset ting resin Peop .Rep .3Micro waveSenst izerSu J ie( High2Molecule ,materials science & Engineering depart ment of materials science& Engineering college , T
12、o ng2J i U nivensit y. )ABSTRACT Senstizer can cause unpolarit y polymer heating in microwave , mainly use (co nduc2tive o r semico nductive) carbo n black and Fe3 O4 . Freguo n senstizer will be developed.KEY WO RDSSenstizer ; Microwave ; U npolarit y polymer欢 迎 选 购 专 题 资 料为了帮助企业家与科研人员及时了解塑料行业科技成果
13、、专利技术的最新进展 ,塑料行业的最 近市场情势 ,增强企业在激烈的国内外市场竞争中的生存和发展能力 ,中国科技信息研究所信息分 析研究中心精心编辑了以下二种专题资料 :1塑料 、合成树脂的开发应用及市场分析2(简称塑料市场) 每册约 40 万字 ,收集了国内外塑料 行业权威机构 、名人学者对当今世界塑料工业发展现状和市场的预测分析资料 。每册收工本费 280 元 。1最新塑料制品与合成树脂的实用配方及生产工艺2 ( 简称塑料工艺) 每册约 50 万字 ( 附加91 95 年专利题录) ,收集了 96 97 年塑料专业的最新配方 、生产工艺一百多项 ,每项都有具体的 配制方法 ,详细的操作工艺并注有技术持有者的联系地址 ,该资料对企业及科研单位的技术开发 、产品更新换代具有较高的参考价值 。每册收工本费 320 元 。如购买一套 (2 册) 者 ,免费赠送“全国塑料行业企事业名录 软盘一套 。 欢迎广大企业及科研单位与我们保持经常性的联系 ,我们可以为企业提供全方位的咨询服务 。 联系地址 : 北京复兴路 15 号中国科技信息研究所信息分析研究中心 (3829 信箱)联 系 人 : 李湘虹王旭邮编 : 100038传真 : (010) 68514027电话 : (010) 68515544 2959 、2958简 讯