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填料及其表面處理技術

顆粒的表面積大小是填料最重要的性能之一,填料的許多效能與其表面積有關。填充劑的表面積增大有利于與表面活性劑、分散劑、表面改性劑以及極性聚合物的吸附或與填料表面發生化學反應。當某些樹脂中加入大量填充劑后,物料在注塑件成型加工過程中的摩擦增加,一方面降低了塑料的熱穩定性,另一方面又發生了對設備的加速磨損問題。所以要在配方中適當的增加穩定劑和潤滑劑的用量。
 
在樹脂中配以適量的增強材料能使塑料的力學強度、如沖擊強度、彈性模量、剛性等成倍提高;同時可使制品的尺寸穩定性提高,收縮率降低,熱變形減少。因此,增強塑料已在機械、化工、汽車、航空航天等領域得到應用。從未來的發展趨勢看,隨著增強材料的廉價化和填充劑的增強化,二者之間的界限將會變得越來越模糊。
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填充劑顆粒一般以0.1-10μm粒徑為好。細小的填充劑有利于制品的力學性能、尺寸穩定性以及制品的表面光澤和手感。但粒徑太小分散困難,若加工設備分散能力不夠會影響產品質量。因而實際生產中選用什么粒徑的填充劑,應根據塑料的種類、加工設備分散能力不同而定,不能一概而論。
 
塑料工業對填料的選擇條件是:價格低廉,在樹脂中容易分散,填充量大,相對密度小;不降低或少降低樹脂的成型價格性能和制品的物理機械性能,有廣泛的改性效果;耐水解、耐熱性、耐化學腐蝕性和耐光性優良,不被水和溶劑抽出;不影響其他助劑的分散性和效能,不與其他助劑發生不利的化學反應;純度高,不含對樹脂有害的雜志。要求某一種填料具有上述諸多性能是不現實的,實際生產中往往根據制品的主要性能選用相應的填料。
 
具有低成本、高填充、高增強和多功效是塑料的理想填料,尋求這種材料是塑料填充、增強體系的發展方向。進來出現的所謂功能性填料正是這一發展的體現,它賦予了填料新的概念,把增量、增強和改性統一為一個整體。填充劑可分為有機填充劑和無機填充劑,無機填充劑較為常用。從外觀上看填充劑多為顆粒狀填料,包括粉狀、球狀、針狀、纖維狀、中空微球狀、實心微珠等。
 
一些填充劑的應用還可賦予或提高制品某些特定的性能,如尺寸穩定性、剛想、遮光性和電氣絕緣性等。填充劑經表面處理后不但容易與樹脂混合提高加工性能,而且具有某種程度的增強作用。因此,填充劑產量和品種發展很快,廣泛用于各類塑料制品中。增強材料是指加入到塑料中能使塑料制品的力學性能顯著提高的填料,一般為纖維狀物質或其織物,稱為增強劑。
 
大多數顆粒狀填料是由巖石或礦物用不同的方法制成的粒狀無機填料。由于破碎的不均勻性,顆粒的形狀一般不規則,甚至有些填料顆粒的形狀難以描述。薄片狀、纖維狀填充劑使加工性能變差,但力學性能優良;無定形粉狀、球狀則注塑加工性能優良,力學性能比薄片狀和纖維狀差。
 
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