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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)在的增長速度已經(jīng)超過了樹脂本身的增長速度。填料主要用于三類主要的聚合物當中(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;因而填料市場既復(fù)雜又頗具價值(2008年在歐洲市場的價值為23億歐元)。填料,尤其是無機類的材料,可以是天然化合物或者是經(jīng)過合成得到的產(chǎn)品;并且不同的填料在價格和應(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自身的所有要求。對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,但是諸如市場驅(qū)動力之類的影響因素也是重要的,這些影響因素具體是指:不斷擴展的食物配送對改進包裝的要求,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,以及回收利用問題?! ∫恢币詠?,塑料行業(yè)中科學(xué)技術(shù)的變化都在不斷地推動功能性填料和特殊添加劑的發(fā)展。通常來講,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,通過向聚合物中加入一定量的填料對聚合物進行改性,
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特的微觀或宏觀結(jié)構(gòu),并且形成對應(yīng)的性能。使用填料的主要原因是可以對聚合物進行性能的改性或提高,降低總體成本,對加工性能進行改善或控制。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、機械性能以及熱性能等等?! ∨浞皆O(shè)計師們首先必須注意到塑料所要獲得的主要影響,然后對填料裝載量、填料的混合物、其他添加劑等因素進行調(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作塑料中的填料來使用。碳酸鈣、陶土、長
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)型的粗紗織物相對應(yīng))以及實心玻璃、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展當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。在給定的體系當中,對材料的機械性能、電學(xué)性能或光學(xué)性能會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 由于無機填料和有機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)?! lasti-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——在一個分子當中不但含有無機基團還具有有機基團部分。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、加工過程的改進、產(chǎn)量的增加、團聚程度的降低、填料裝載量進一步的提高,以及總體成本的下降。 含有硅烷和不含硅烷的熔體流動速度 特殊添加劑——改善WPC填料、提高機械強度 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)合材料機械強度的添加劑成為了一個緊急的目標。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,顯著提高了機械強度(沖擊強度、拉伸強度和彎曲強度),但是與此同時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。對含有55%木質(zhì)材料的高密度聚乙烯進行測試:FusabondWPC-576D含量為0.5%的復(fù)合材料經(jīng)過30天的時間后,吸濕率會下降三分之二,彎曲強度則變?yōu)樵瓉?/p>
7、的二倍,并且材料具有了更高的硬度?! 「呙芏染垡蚁?55%橡木復(fù)合材料的吸水率下降圖 同時,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。將使用過的廢舊紙張進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,這種纖維不會像木粉一樣發(fā)生光致分解現(xiàn)象。滑石粉以及碳酸鈣等礦物填料則可以在木塑復(fù)合材料(WPC)當中與木質(zhì)纖維一起使用以提高材料的機械性能。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