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【江西奥特】无机填料硅灰石对塑料增强改性的应用

来源:江西奥特     发布日期:2019-02-21   |    加入收藏

随着高分子科学的创立和发展,石油化工的迅速发展和成型加工技术的不断开拓,作为高分子合成材料的塑料,以其原料丰富、制造容易、成本低廉、比强度(强度与密度之比)大、性能优良和适应性强等特点,已从代替部分金属、木材、皮革及无机材料,发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料,并跻身于金属、纤维材料和硅酸盐三大传统材料之列,因而被作为重要的新型材料。在我国国民经济建设中,塑料制品已成为各行各业不可缺少的重要材料。但是,塑料和其他材料相比,有较多的缺点,如与钢铁相比,其刚度和强度低,尺寸稳定性差,表面硬度低,易擦伤,耐热性能差等。

对塑料进行改性处理,以便大大提高塑料材料的性能,降低产品成本,扩大原有材料的品种,是近20年来国内外科研和生产的发展重点。其中用无机非金属材料填充增强是对塑料进行改性的重要方法,它能扩大塑料的应用范围。大部分无机非金属矿物都可作为塑料的填充改性剂,但硅灰石对塑料的填充增强性能要明显优于大部分无机非金属矿物。硅灰石是一种无毒的天然矿物,一般呈纤维状、针状或放射状集合体。单晶体沿b轴延伸呈板状或板柱状。白色含铁量低的硅灰石,其白度大于85,硬度为4.9,比重为2.9,折光率为1.63左右。硅灰石的理论化学成分:SiO2为51。7%,CaO为48。3%。

硅灰石在中性水中的溶解度极低,吸油量为20~29ml100g,硅灰石具有高电阻和低介电常数的优良特性。与其他非金属矿物相比,硅灰石还具有低的吸湿性和快速分散性。纤维状硅灰石(针状硅灰石)经粉碎后仍保持针状晶形和具有一定的长径比,其长径比一般为5:1。江西奥特科技秒速时时彩生产的硅灰石经特殊加工处理后,其长径比可达15-5:1。这种长径比大的硅灰石粉,可作为短纤维填料增强各种塑料复合物的性能。

 

硅灰石填充改性塑料应用

 

硅灰石可以作各种塑料的填充增强改性剂,可以改善塑料的性质,保证产品具有高的热稳定性、低的介电指标、低的吸水率和高的机械强度,并能降低成本。

硅灰石填充改性聚丙烯试验聚丙烯(PP)比重小,拉伸强度较高,具有较好的耐应力开裂性、化学稳定性和电绝缘性,且吸水性、吸油性低,适用于各种方法的成型加工。作为一种通用塑料,其性能可与其他热塑性塑料相抗衡。但聚丙烯具有一些缺点,如拉伸强度、抗冲击性能随温度增高而降低,相对变形伸长率大等,因此不能直接生产工程塑料级制品。如果PP经过填充改性,使其性能达到一定的指标,就可提高到工程塑料级,从而扩大了PP的应用范围。用硅灰石短纤维填充改性聚丙烯后,其拉伸强度、弯曲强度等力学性能有明显提高,制品的热稳定性也有明显增强,且各项性能指标明显优于用碳酸钙填充改性的聚丙烯。因此可用硅灰石填充改性的聚丙烯制造仪器仪表外壳、玩具和汽车挡泥板等。

用硅灰石填充PVC人造革具有吸油量低、加工容易、成品耐湿、耐腐蚀性能好、收缩变形小,且有增强效果,其性能明显优于轻质碳酸钙填充的PVC人造革。用硅灰石填充的PVC硬板的各项性能指标均优于国家标准规定的指标。

硅灰石和滑石填充的PA1010加工工艺性能比含水高岭土及锻烧高岭土优良,虽然锻烧高岭土尼龙复合材料的拉伸强度优于硅灰石尼龙复合材料,但对于填充复合材料较敏感的缺口冲击强度,硅灰石填充体系最佳。因此,硅灰石尼龙树脂复合材料的综合性能(韧性和加工工艺性能)更为优良。

硅灰石填充的聚四氟乙烯其介电常数、缺口冲击强度、压缩强度、体积电阻率及表面电阻率等性能指标都明显优于玻璃纤维填充的性能指标且具有价格比玻璃纤维低得多的优点。

塑料填充改性发展到现在,已出现了许多精细的粉状和粒状填充母料专用产品,即将粉体填料和载体树脂及其他助剂制成母粒,再在树脂中使用,这是当前国内外应用填料的最主要形式。在相同的工艺条件下,用硅灰石粉、轻质及重质碳酸钙制造填充母粒,并对聚丙烯进行用硅灰石粉制造的填充母粒,其热变形温度、抗弯曲强度、耐化学腐蚀性及吸水性等性能,均优于用轻质及重质碳酸钙制造的母粒。此外用硅灰石填充聚对苯二甲酸乙二醇酯及聚碳酸酯树脂,其一系列物理性能如抗拉及弯曲强度明显高于纯基体树脂。

 

硅灰石表面改性处理

 

天然硅灰石表面有亲水基因,因此具有明显的亲水性和疏油性,并显极性。而聚烯烃是非极性聚合物,具憎水性。因此硅灰石和聚烯烃两者之间的相容性差,难于形成良好的结合而硅灰石经表面改性处理后,不仅可以改善填料聚合物间的相容性,降低两相界面张力,促进良好润湿和包作用,而且有可能在界面上建立化学键结构,并能在界面上形成一定厚度的塑性层。因而有利于均匀传递和松驰界面上的内应力,改善应力分布,从而提高填充复合体系的稳定性。界面区域的活性物质还可对聚合物有敛集作用,即将聚合物紧拉于填料表面上,致使填料表面上聚合物的密度大于其本体密度。聚合物对填料的这种紧束作用能增强聚合物一填料间的结力。因此对硅灰石进行表面改性处理是提高硅灰石塑料复合材料性能的重要途径。经表面处理的硅灰石填充聚丙烯后,其拉伸强度较未经表面处理高出20以上。经处理的硅灰石填充尼龙1010的复合材料较未经处理的硅灰石填充尼龙1010的复合材料的缺口冲击强度高。因此用硅灰石作塑料的增强功能填料时,必须对硅灰石进行表面改性处理。

硅灰石作为一种性能优良的塑料用增强改性填充料,与其他非金属矿物材料方解石、高岭土等相比,在提高拉伸强度和挠曲强度方面表现优越,尤其经改性后的硅灰石,能显著提高材料表面性能和机械强度,既节约成本有提高经济效益。硅灰石几乎适用于各种塑料中(如PP、PAPVCPEPBT等)。

 
 
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