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1、塑料用重晶石塑料中所用的填料基本上可以分為兩種:非活性(或添加物)填料和活性(或功能性)填料。填料在塑料工業(yè)中有著非常廣泛的應(yīng)用,并且填料現(xiàn)在的增長(zhǎng)速度已經(jīng)超過(guò)了樹脂本身的增長(zhǎng)速度。填料主要用于三類主要的聚合物當(dāng)中(熱塑性塑料、熱固性樹脂以及橡膠)。填料是許多聚合物產(chǎn)品的關(guān)鍵組成部分;因而填料市場(chǎng)既復(fù)雜又頗具價(jià)值(2008年在歐洲市場(chǎng)的價(jià)值為23億歐元)。填料,尤其是無(wú)機(jī)類的材料,可以是天然化合物或者是經(jīng)過(guò)合成得到的產(chǎn)品;并且不同的填料在價(jià)格和應(yīng)用領(lǐng)域方面也各不相同。非活性填料主要用于降低成本;功能性填料則是為了使聚合物在性能方面發(fā)生特有的改變。因此,盡管不存在完
2、全沒有活性而僅僅可以用作降低塑料成本的填料,但是填料的使用仍然使得塑料化合物可以滿足其對(duì)自身的所有要求。對(duì)于填料和添加劑的要求在很大程度上取決于塑料產(chǎn)品自身的需要,但是諸如市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力之類的影響因素也是重要的,這些影響因素具體是指:不斷擴(kuò)展的食物配送對(duì)改進(jìn)包裝的要求,防火法規(guī)的變化,和在汽車和電子配件行業(yè)等高溫環(huán)境中材料的使用,以及回收利用問(wèn)題?! ∫恢币詠?lái),塑料行業(yè)中科學(xué)技術(shù)的變化都在不斷地推動(dòng)功能性填料和特殊添加劑的發(fā)展。通常來(lái)講,聚合物填充體系的性質(zhì)取決于填料顆粒的尺寸、形狀以及表面性質(zhì)等因素。除了少數(shù)例外情況,通過(guò)向聚合物中加入一定量的填料對(duì)聚合物進(jìn)行改性,
3、可以在連續(xù)的聚合物基體相中形成含有填料的多相體系。相應(yīng)獲得的混合物具有獨(dú)特的微觀或宏觀結(jié)構(gòu),并且形成對(duì)應(yīng)的性能。使用填料的主要原因是可以對(duì)聚合物進(jìn)行性能的改性或提高,降低總體成本,對(duì)加工性能進(jìn)行改善或控制。填料幾乎可以影響到聚合物的每一種性質(zhì),例如密度、收縮率、膨脹系數(shù)、導(dǎo)電性、滲透性、機(jī)械性能以及熱性能等等。 配方設(shè)計(jì)師們首先必須注意到塑料所要獲得的主要影響,然后對(duì)填料裝載量、填料的混合物、其他添加劑等因素進(jìn)行調(diào)整。常常,每種填料的選擇不但取決于其化學(xué)組成還取決于顆粒的尺寸、形狀和硬度等其他因素。固體顆粒和纖維材料可以被當(dāng)作塑料中的填料來(lái)使用。碳酸鈣、陶土、長(zhǎng)
4、石、硅土以及鈣硅石是最主要的礦物填料。寬泛地講,短切玻璃纖維(與啞光、連續(xù)型的粗紗織物相對(duì)應(yīng))以及實(shí)心玻璃、高分子小球、玻璃、金屬閃光粉、空心微珠和碳納米管等碳基材料也都被定義為填料。功能性填料方面最新的進(jìn)展當(dāng)中包含一些特殊納米填料,這些納米材料的使用旨在使材料具有期望的特定性能。在給定的體系當(dāng)中,對(duì)材料的機(jī)械性能、電學(xué)性能或光學(xué)性能會(huì)形成影響的重要參數(shù)之一為填料的分散度。一些物理和化學(xué)因素可以影響到填料的分散過(guò)程,這些因素包括:填料聚集體的結(jié)構(gòu)和粘性,填料的表面活性,聚合物和填料間的化學(xué)相互作用,以及聚合物向填料聚集體的任何的滲透行為?! 」柰樘厥馓砑觿岣?/p>
5、填料分散度 由于無(wú)機(jī)填料和有機(jī)聚合物基體具有不同的極性,填料在聚合物中的分散受到了技術(shù)上的挑戰(zhàn)。 Plasti-Source 硅烷可以作為優(yōu)異的增容劑的原因在于它本身所具有的雙重特性——在一個(gè)分子當(dāng)中不但含有無(wú)機(jī)基團(tuán)還具有有機(jī)基團(tuán)部分。硅烷在性質(zhì)方面所具有的一些明顯的改善包括:粘度的降低、加工過(guò)程的改進(jìn)、產(chǎn)量的增加、團(tuán)聚程度的降低、填料裝載量進(jìn)一步的提高,以及總體成本的下降?! 『泄柰楹筒缓柰榈娜垠w流動(dòng)速度 特殊添加劑——改善WPC填料、提高機(jī)械強(qiáng)度 由于我們希望可以使木塑復(fù)合材料(WPCs,WoodPlasticsComposites)具有更好的結(jié)
6、構(gòu)承重性能,因而尋找用于提高木塑復(fù)合材料機(jī)械強(qiáng)度的添加劑成為了一個(gè)緊急的目標(biāo)。各種偶聯(lián)劑,諸如杜邦公司生產(chǎn)的用于PE/木材復(fù)合材料的DuPontFusabondWPC-576D偶聯(lián)劑將極性木材與非極性的聚合物粘結(jié)在了一起,顯著提高了機(jī)械強(qiáng)度(沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度),但是與此同時(shí)也降低了材料的吸濕率。FusabondWPC-576D是偶聯(lián)技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)物:具體而言是在乙烯基共聚物的骨架上摻入酐類官能團(tuán)。對(duì)含有55%木質(zhì)材料的高密度聚乙烯進(jìn)行測(cè)試:FusabondWPC-576D含量為0.5%的復(fù)合材料經(jīng)過(guò)30天的時(shí)間后,吸濕率會(huì)下降三分之二,彎曲強(qiáng)度則變?yōu)樵瓉?lái)
7、的二倍,并且材料具有了更高的硬度。 高密度聚乙烯/55%橡木復(fù)合材料的吸水率下降圖 同時(shí),偶聯(lián)劑也有助于提高纖維的分散程度,從而有可能提高木質(zhì)材料的含量。將使用過(guò)的廢舊紙張進(jìn)行回收再生所獲得的紙漿纖維素可以作為木粉的替代品而使用。紙漿纖維素的熱膨脹系數(shù)為零,并且由于其中不含木質(zhì)素,這種纖維不會(huì)像木粉一樣發(fā)生光致分解現(xiàn)象?;垡约疤妓徕}等礦物填料則可以在木塑復(fù)合材料(WPC)當(dāng)中與木質(zhì)纖維一起使用以提高材料的機(jī)械性能。WPC中的滑石粉可以提高彈性模量(modulusofelasticity,MOE)和斷裂模量(modulusofrupture,MOR)、提高兩
8、種模量(M