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标题:[未解决]【转载】[分享]超细矿物填料特性及塑料中的应用

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【转载】[分享]超细矿物填料特性及塑料中的应用

矿物填料已应用于20余种树脂类塑料中消耗矿物填料最多的4种树脂是:PP(聚丙烯)、PA(聚酰胺)、TPES(热塑性聚合物)和PVC(聚氯乙烯)其消耗总量约占所有矿物填料用量的90。树脂是液态形式的聚合物。
一般来说多数树脂在天然状态下是无用的须经混炼形成塑料化合物对矿物填料较易加入的是树脂形式的聚合物。加入树脂形成完好塑料化合物的原料包括添加剂如着色剂、阻燃剂、热光稳定剂等)填料或增强材料(如矿物、玻纤、微球)和其它聚合物。但是仅有部分类型的塑胶与矿物填料有关故而也是部分塑料市场对工业矿物的供求有影响。
对于塑料的三个组成部分而言合成树脂是塑料的主体决定着塑料的基本性质。对不同类型的塑料矿物填料的基体用量各异。如热固性塑料合成树脂约占总重量的 35~55;而热塑性塑料则在40~100之间。塑料种类、性能、组成不同对其中矿物填料的种类、用量、添加方式及填料自身的特性要求不同特别是粒度和形态应依据塑料制品使用目的与性能要求而选用合理界定加入份额。矿物填料的添加量可达80也有不加矿物填料的塑料制品但以30~40的添加量居多其节约成本的效益十分可观。从塑料制品的档次上来看热塑性塑料有日用型、普通型、工程型、高级型其成本从0.7美元/kg到3500美元/kg不等。显然矿物填料的生产加工成本远低于合成树脂的成本因此尽量改进塑料制品中矿物填料用量的技术将是塑料工业今后一段时间内追逐的目标。
概略地讲,矿物主要以三种方式与塑料混合即降低成本的惰性填料、改变性能的增量性填料和增强填料。作为降低成本的第一类矿物填料其用量在不影响产品性能的条件下应尽可能的大。增量型矿物填料也常用来降低成本和改善容重或取代某些昂贵的添加剂。矿物填料常是活性的。
超细矿物填料在塑料中的作用:
矿物填料在塑料中发挥作用的方面很多几乎可影响塑料的产品设计、性能及生产工艺的全过程。目前填料矿物发挥作用的重心发生了明显的变化即从早先的降低成本型向改善产品性能方面转变使填料矿物本身功能化具有降低成本和定向改性的双重作用效果。
一、超细矿物填料在塑料中的主要作用有:
(1)降低成本增大容量:利用矿物填料取代部分塑料基体物质。
(2)增强、补强作用:矿物的活性表面可与若干大分子链相结合与基体形成交联结构。矿物交联点可传递、分散应力起加固作用而且产品的硬度、强度会明显提高。例如矿物表面施以偶联剂产品的撕裂强度会明显提高;纤维状矿物则可提高塑料制品的抗冲击强度。矿物填料的硬度高低与塑料产品的抗压强度呈正相关。另外矿物还可改变热塑性塑料的粘性并减小蠕变程度等。颗粒弥散补强作用与粉体粒度有极为密切的关系。
(3)调整塑料的流变性及橡胶的混炼胶性能(如可塑度、粘性、防止收缩、改进表面性能等)和硫化性能。
(4)改变塑料的化学性质如降低渗透性;改变界面反应性、化学活性、耐水性、耐候性、防火阻燃性、耐油性等以及着色、发孔、不透明性等。
(5)改善热性能:提高热畸变温度降低比热提高导热系数等。
(6)改进电磁功能:不降低塑料电学性质同时提高耐电弧性赋予塑料产品以磁性等。填料矿物在塑料中发挥作用的优劣很大程度上依赖于矿物粒度分布和矿物颗粒与基体间的粘结力。显然其它性质也有要求这些性质的具体数值取决于产品的最终设计性能指标。如耐分散温度的提高不能用白垩这样的球状填料而常用纤维增强材料。当然滑石、云母这样的片状矿物也会对塑料的上述性质有改良作用。由于矿物性质的多样性使矿物在基体中发挥的作用与功能往往是多方面的;同样由于不同矿物填料性质的相似性使矿物填料的选用有较大的优化余地。
二、超细矿物填料的选择选择矿物填料时要考虑许多因素例如:
(1)价格(包括改性后的售价)低于树脂且有足够来源;
(2)无毒、无刺激性、无味不与基体或添加剂发生有害反应;
(3)工艺性好如易于润湿、分散粘度和流变性好;
(4)稳定性好;
(5)有利于改进复合材料的性能。
对于某一具体的产品和矿物填料品种来讲还要考虑如下因素:
(1)最佳粒度分布;
(2)矿物表面的催化活性;
(3)分散性与粘结性;
(4)混炼性等。
矿物类型是选择矿物填料的重要因素如含水的和煅烧的高岭土化学和天然的碳酸钙、白垩;天然和蒸压的硅酸盐等。在性能和特性上有较大差异的应视为不同品级的矿物填料。矿物填料性质的参数指标应适应塑胶制品性能的要求。表2所概括的是主要塑料对矿物填料的一般要求虽不同树脂应加入不同品级的矿物填料但表中所列仍不失为一种可供参考的标准。矿物性质对塑料产品性能的影响是多方面的如矿物颗粒形态、粒度、比表面积、化学组成、硬度、密度以及光、电、磁学性质对塑料性能及工艺性质均有影响其作用效应比较复杂有的因素对塑料性能的定向改良不利。组合填料能够发挥几种矿物填料的综合优势故配混矿物填料常用于塑料性能的改善上。
三、矿物填料的品种和用量是由聚合物基体和矿物种类共同决定的
填料矿物的作用功能多重化定向改性的效果已超过降低成本的最初效果;矿物填料的技术要求随工艺、设备、产品性能的要求而变化;超细矿物粉体的附加效应给组合 混合(组混)多功能矿物填料提供了更多的技术和优选方式上的多样性;矿物超细粉体性能的定量表征将使多功能粉体直接进入产品的体系和特别效应设计。
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