在塑料成型加工過程中加入無機(jī)或有機(jī)填料的過程稱為填充改性。是在塑料基體(母體)中加入模量高得多的非纖維類的材料(一般為微粒狀)。
通常認(rèn)為填充改性是為了降低成本而進(jìn)行的,實(shí)際上很多塑料制品如果沒有填充助劑的加入,很難得到符合滿意的應(yīng)用效果。
下面就詳細(xì)地列舉一下填充改性的目的和效果:(1)改善力學(xué)性能。主要增加材料的模量,提高熱變形溫度和尺寸穩(wěn)定性。(2)改善一些加工性能,突出的是減小成型收縮率。(3)降低成本,以質(zhì)量計(jì),降低成本,以體積計(jì),填充少量(20份以下時(shí))降低成本作用并不明顯,因填料的加入使制品密度增大。
填料的分類
通常把與塑料基體間界面相互作用小,力學(xué)性能改進(jìn)效果小的添加材料稱為填充材料(簡稱填料)或填充劑。填料可分為無機(jī)填料和有機(jī)填料兩大類。
填料性質(zhì)主要指其組成、相對密度、粒徑大小、粒子形狀、顏色及特點(diǎn)(如剛性、著******、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、尺寸穩(wěn)定性、介電性、電絕緣性、耐化學(xué)藥品性和耐水性、潤滑性、耐熱性、填充性等)。
1.碳酸鈣
天然礦物經(jīng)機(jī)械粉碎而成,粒徑2~10微米,比表面積2~7 平方米/g;
沉降型(合成),可達(dá)0.1微米,比表面積25~80平方米/g。價(jià)格低廉,色白,用途***廣。
2.硅酸鹽類
滑石,片狀,對設(shè)備磨損小,易加工,剛性好,尺寸穩(wěn)定性好,耐高溫蠕變性好。
石棉、云母——電絕緣性、熱絕緣性;硅灰石、煅燒陶土。
3.炭黑
耐老化、電性能好
4.氫氧化鋁、氫氧化鎂
阻燃性好。
5.木粉、紙漿
玻璃微球(珠)
塑料用填料特性
填料特性包括填料的幾何特征和表面物理化學(xué)特性。
粒度:過篩目數(shù)——孔數(shù),粒度分布:各個不同篩間的分布,用粒度分布儀測定。
物化特征:表面物理、化學(xué)性能,填料與填料表面粘附能力。
有時(shí)表面具有成健能力會形成共價(jià)鍵,但一般情況下為范德瓦耳斯力(分子間作用力),主要是極性吸附。
可用廣義的酸堿理論(路易斯來分類進(jìn)行估計(jì)。
影響填充改性的因素
1.填料形狀。
填料的形狀對填充復(fù)合物性能影響較大,薄片狀、纖維狀對復(fù)合物的力學(xué)性能有利,但不利于成型加工。圓球狀則相反。
2.粒徑。
粒徑大小及粒徑分布對填充復(fù)合物性能影響很大,粒徑越小,拉伸強(qiáng)度越大。
3.填料的表面。
表面物理結(jié)構(gòu)。非晶填料——表面凸凹少,基本屬于光滑表面,如玻璃;結(jié)晶填料——由于存在熔點(diǎn),在冷卻時(shí)表面發(fā)生急劇變化,表面形成許多凸凹不平;表面物理結(jié)構(gòu)特性:比表面積、微孔分布、各種物質(zhì)吸附量。
表面化學(xué)結(jié)構(gòu)。表面化學(xué)結(jié)構(gòu)與內(nèi)部不同,尤其是表面官能團(tuán)的存在會與空氣中的氧氣或水反應(yīng),與內(nèi)部性質(zhì)差別較大。
表面處理。親水表面→疏水表面(疏水化),可采用物理方法或化學(xué)方法等進(jìn)行處理。機(jī)械研磨法,堿腐蝕法,涂覆法,表面化學(xué)反應(yīng)法,如采用脂肪酸及其鹽或酯、脂肪酰***等對碳酸鈣進(jìn)行涂覆。
二氧化鈦。紫外光照射,將四價(jià)Ti離子變?yōu)槿齼r(jià)Ti離子,有機(jī)物改性。
硅烷偶聯(lián)劑處理。 炭黑:表面富化學(xué)活性,可采用化學(xué)試劑處理,如用硝酸、雙氧水、O3等氧化劑處理,產(chǎn)生—CO—、—OH—、—COOH,或用苯乙烯等在其表面進(jìn)行自由基引發(fā)接枝取答案。其它方法,如微膠囊化處理:比較重的方法是偶聯(lián)劑處理法。
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