填料對塑料的加工性能以及材料性能的影響

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1、填料對塑料的加工性能以及材料性能的影響填料對聚氯乙烯塑料加工性能以及材料性能的影響基本上符合填料對大多數塑料影響的一般規(guī)律。1填充塑料的加工性能填料對塑料加工性能的影響主要體現在對熔體粘度的影響和熔體彈性(或剛性)的影響。眾所周之，包括大多數塑料在內的熱塑性塑料。聚合物只有達到粘流態(tài)才能進行成型加工，聚合物處于粘流態(tài)流動并發(fā)生形變的行為稱之為高聚物的流變行為。在通常的成型加工過程中，處于粘流態(tài)的高聚物的流變行為屬于非牛頓液體，即在τ＝ηγ式中，表觀粒度η不再是一個常數，它僅僅是在測定該流體流動時所施加的剪切應力τ和當時所發(fā)生的剪切速

2、率的比值。我們所關心的是在加入填料以后，填充塑料體系的流變性能發(fā)生什么變化以及采取何種相應措施確保成型加工順利進行。填料對填充體系影響最顯著的是熔體的粘度。EinStein研究填料濃度對填充體系粘度的影響時給出如下方程式［3］：η＝η1（1＋Kgυ2）式中η1填料時的體系粘度；υ2為填料粘度；Kg依球狀、纖維狀、單軸取向填料不同而取不同值，該式均適用于不同形狀分散相粒子濃度較低時的情況，當濃度高時還需對方程式加以修證。分散相的幾何形狀對填充體等粘度的影響是明顯的，對于同樣長徑比的填料，片狀填料對填充體系的影響甚至高于纖

3、維狀填料。填料的粒徑越小，在同樣濃度(質量分數)時，填充體系的粘度越高，而且粒徑越小，相互之間越易聚集在一起，呈聚集態(tài)的填料對填充體系的流動性是不利的，見圖。圖中曲線1、2、3分別代表多個填料顆粒聚集在一起三個填料顆粒聚集在一起和填料以單個顆粒形式分散在基體中的情況。填充體系中填料的體積分數由圖可知，在同樣體積分數時，呈聚集態(tài)的填料對應的填充體系粘度高于聚集程度輕微的或以單個粒子形式存在的填料對應的填充體系粘度。由此可以看成對填料進行表面處理，降低其表面能，對于填料在基體塑體中的分散和減小因加入填料使填充體系粘度的上升都是非常必要

4、的。總之，為了使填充體系有較好的加工流動性，我們應采用較高的剪切應力，較高的加工溫度，同時應盡可能對填料表面進行適當的處理，并加人相應的助劑，以利于填料在基體塑料中的分散，使填充體系加工過程中處于較低的剪切粘度。填料對填充體系加工的另一個影響是離模膨脹現象減輕，可以說成能夠減小擠出脹大比。熔融物料離開口模時其直徑要大于?？谥睆剑盍洗嬖谑咕酆衔锏膭傂栽龃?，彈性減小。2填充塑料的力學性能填料的加入對基體塑料原有的力學性能可能帶來我們所希望的變化，但在大多數情況下將會產生使其他性能下降的影響。填料的加入總是使填充塑料的彈性模量高

5、于基體塑料，這首先要歸因于填料的模量比高聚物的模量大很多倍。其次，分布窄、粒徑大的填料對應的填充體系彈性模量增加較少;填料的縱橫尺寸比較大，填充體系的彈性模量增加顯著，如片狀或纖維狀填料。????材料的拉伸強度反映的是單位截面面積上可承受拉伸應力的大小情況。如果填料表面占基體樹脂之間沒有任何聯(lián)系，甚至存在著空洞或氣泡，那么隨著填料份數的增加，真正承受拉伸應力的基體樹脂在某一單位截面上的比例減小，拉伸強度的下降是自然的。填料的粒徑越大顆粒隨基體樹脂變形的可能性越小，相互之間產生空洞越明顯，拉伸強度的下降也越大。????并不是填料的

6、加入一定會使填充體系的拉伸強度下降。如果填料的表面得到妥善的處理，通過偶聯(lián)劑或其他表面處理劑使填料和基體樹脂兩相之間產生相互糾纏的過渡層;或者，如果填料的存在有利于基體塑料大分子沿拉伸方向迅速取向;或者填料本身具有較大的長徑比，如玻璃纖維，碳纖維等，而這些纖維增強型填料的排列方向和受力方向一致，且纖維表面占基體塑料粘合良好，那么填充體系的拉伸強度不僅不會下降，反而還會高于純基體塑料。表1列出不同幾何形狀的幾種填料對填充HDPE塑料拉伸強度的影響。????表1不同幾何形狀的填料填充HDPE對拉伸強度的影響單位：MPa????填料種類

7、幾何特征填充份數????11020304050????透閃石縱橫比24：128.1328.5029.7030.4030.0228.23????大理石比表面積稍大，塊狀28.1328.3028.4929.1529.6530.25????方解石重鈣塊狀28.1328.3028.1526.9524.1220.37????粉煤灰光滑球狀28.1323.8021.1028.9017.6016.25????表2和表3分別列出不同填料填充PP塑料時的拉伸強度數值及碳酸鈣粒徑大小對填充HDPE塑料薄膜力學性能的影響????表2不同填料填充PP的拉伸

8、強度MPa單位：MPa????純PPPP+40%CaCO3PP+40%滑石粉PP+30%玻纖PP+40%云母末經表面處理PP+40%云母已經表面處理????33.9019.029.4443.7127.9242.68????表3碳酸鈣粒