无机粉体是塑料和橡胶的增强剂、着色剂、填充剂和填充剂,其最终用途还包括广泛的应用领域,如造纸、建筑涂料等。近年来,一些无机粉体新产品相继推出,其中纳米粒子最具代表性,受到各国科技界和工业界的特别关注,开发出多种综合性能优异的聚合物纳米复合材料,发展前景普遍看好。
1填料的特性包装形状:
填料的形状可分为球形、颗粒状、片状、纤维状、柱状、中空管状和中空微球。除了球形填料和中空微球填料略有各向同性外,其他填料均为各向异性。对于各向异性填料;长径比越大,增强作用越强,有利于产品力学性能的提高,但不利于成型加工。对于同名且长径比接近1的填料,有利于复合材料的成型工艺,但不利于力学性能的提高。
填料的粒度:
粒度对填充产品的性能有很大影响。粒度越小,对复合产品的拉伸强度、冲击强度、光散射、透明度和加工流动性的积极影响越大。尤其是拉伸强度和冲击强度,当粒径较大时,两者都会降低。当然,填料的粒度应根据复合材料的性能来确定。
填料的表面性质:
填料的物理性质:比表面积、微孔结构和对液体物质的吸附能力。比表面积越大,越容易分散在树脂中,微孔多的填料容易吸附液体添加剂,熔化树脂。
填料表面的化学性质:填料表面的化学结构往往与其内部不同,因为其表面的官能团能与空气体中的氧或水反应,产生内外差异。
2填料的表面处理
表面处理的目的是将填料表面的亲水性变为疏水性。
表面处理效果的顺序可以是:硬脂酸-& mdash;简单偶联剂& mdash多功能偶联剂-大分子偶联剂& mdash偶联剂的增容剂复合处理及增容剂复合偶联剂
(1)表面活性剂处理:常用的表面活性剂有硬脂酸、异丁酸、庚酸、辛酸、月桂酸、脂肪酸、脂肪酸酯、木质素、乙醇、有机胺、硅油等。
(2)偶联剂处理:
不同偶联剂的处理效果如下:普通偶联剂、改性偶联剂、大分子偶联剂、复合偶联剂。要使用的偶联剂的具体类型取决于产品的要求。
不同种类的偶联剂对填料是有选择性的,所以一定要注意具体选择。
硅烷偶联剂对二氧化硅、氧化铝、氢氧化铝、玻璃纤维、硅藻土、玻璃珠、氮化硅等含硅填料具有良好的处理效果。对滑石粉、粘土、硅灰石效果差;对碳酸钙、石墨、炭黑无影响。
钛酸酯、铝酸酯等偶联剂对碳酸钙、氢氧化铝、硫酸钡、二氧化钛、石棉等都有很好的处理效果。云母、二氧化硅、二氧化硅稍差;对滑石粉、炭黑、木粉无影响。
一般偶联剂的用量为填料的1%左右;在使用偶联剂之前,应稀释溶剂。硅烷选自水和乙醇;选择苯和甲苯作为钛酸酯;溶剂的用量是偶联剂用量的2-5倍。
注:在用偶联剂处理填料之前,填料应干燥,使其含水量低于0.5%。
3填料和树脂之间的关系
加工流动性的影响
除滑石粉、硼泥、盐泥、石墨为自润滑外,其他填料的加入会降低树脂的加工流动性。因此,在灌装配方中,应增加润滑剂的用量。比如在PP+20%滑石粉+5%润滑剂的配方中,熔体流动指数比没有润滑剂时提高了180%。
对加工温度的影响
无机填料的加入可以提高树脂的加工温度,一般提高10 ~ 20℃。
热稳定性的影响
除了赤泥、氧化镁等少数填料外,填料的加入会降低树脂的热稳定性,所以需要加入或增加热稳定剂的用量。
对产品表面光泽的影响
除了球形填料,填料的加入降低了产品的表面光泽度,所以需要加入光亮剂和外润滑剂。
4填料之间的协同效应
将不同种类的填料一起添加往往会产生协同效应,比单独添加相同量的填料效果更好。例如,在PP填充配方中,添加25%的填料,单独添加25%的碳酸钙,与添加20%的碳酸钙和5%的滑石粉相比,协同填充配方的拉伸强度和冲击强度分别提高了54%和11%。
5填料的特殊功能
该填料可以降低复合材料产品的成本,同时还可以普遍提高其刚性和耐热性。对于某些填料,复合材料还可以具有其他特殊性能。不同填料的特殊性能如下表所示。
| 填料类型 | 耐热性铝矾土(板状)、石棉、硅灰石、碳酸钙、硅酸钙、炭黑、玻璃纤维、高岭土、煅烧粘土、云母和滑石粉等。 | 耐化学试剂性氧化铝、石棉、云母、滑石粉、高岭土、玻璃纤维、炭黑、硅灰石、煤粉和石星等。 | 电气绝缘氢氧化铝微粉、石棉、硅灰石、煅烧高岭土、α-纤维素、棉纤维、玻璃纤维、云母、二氧化硅(无定形)、滑石粉和这种粉末等。 | 耐震强度石棺、纤维素、棉纤维、中空玻璃珠和黄麻纤维等。 | 润滑 石头、滑石粉、粘土、盐泥、二硫化钼等炭黑、石墨、碳纤维、铝粉、硫酸钡、硫化铝、氧化铝、氧化铜、氧化镁、氧化铍、青铜粉、铝纤维、氮化硅、三氯化硼、AIN、BN、BeO等。 | 电导率 炭黑、石墨、碳纤维、金属粉末和纤维、镀金属纤维、二氧化锡和氧化锌等。 | 电磁钡铁氧体、锶铁氧体、补钴稀土(Sm-Co)、钕铁硼、钐铁氮(SmPeN)和镍钴(ALNiFe和AL-Ni-Co-Fe)等。 | 压电性能钛酸钡、锆钛酸铅(PTZ)、锆钛酸钡、碳化锌和晶体。 | 抗振性云母、石墨、钛酸钾、硬硅钙石、碳纤维和铁氧体等。 | 隔音硫酸钡、硫酸钾、铁粉、铅粉、氧化铁和介质空微珠等。 |
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