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为什么塑料填充剂通常选择非金属矿?

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    导读:为什么塑料填充剂通常选择非金属矿?

    通常生产塑料制品的原料是采用纯树脂,如PEPPabs等直接加工成型。随着科技发展,对塑料制品材料性能提出更高的要求,纯树脂显得力不从心,开发大量新品种树脂也不现实。因此,通过在纯树脂中添加其它材料如非金属、金属或有机材料,可以提升塑料树脂的各类性能,以达到所需要的技术指标或者提高性价比,这就诞生了一个新行业:塑料填充改性。塑料填充改性行业和非金属矿、粉体加工、粮食加工、木材加工、超细粉碎等行业结合起来,促进了塑料加工行业的发展。进入二十一世纪以来,围绕现代塑料加工行业,以少数几种塑料树脂为主,通过添加各种助剂、改性剂和填充剂,在层出不穷的塑料成型加工机械配合下,塑料制品行业已经渗透到农业、工业、国防、建筑、日用、医疗、航空航天等社会生活的各个领域,几乎无所不包。

    1、填充剂的定义

    ASTM(美国材料试验学会)把填充剂定义为“为改进强度和各种性质,或者为降低成本而在塑料中添加的较为惰性的物质。”因此,塑料的填料往往选择非金属矿物。他们泛指由地质作用所形成的,一般为结晶态的天然非金属化合物或单质,具有均匀且相对固定的化学成份和确定的晶体结构;在一定物理化学条件下保持稳定,是组成岩石和矿石的基本单元。一般为无机物,有时也包括矿物燃料如煤。顾名思义,塑料用非金属矿物填料通常可认为是大自然中存在被人工开采、加工利用具有上述定义性质的并被添加在塑料中的非金属矿物材料,通常被制成粉体。

    2、填充剂的基本性质

    在塑料加工及使用过程中保持化学性质和物理形态的稳定;

    改善树脂的某些性能:提高刚性、提高耐热性、提高电绝缘性;

    改善耐候性、增加尺寸稳定性;

    着色力、导热性、导电性、阻燃性;

    价格低廉。

    3、填充剂的基本要求

    化学性质稳定,相对纯度高,杂质含量低;

    颜色尽量为白色或浅色,不含铁等易加热变黄的杂质;

    不对塑料制品的理化性能指标产生严重损害;

    容易分散和混合,粒度适当;

    吸油值相对较低,对加工性无大影响;

    有合适的晶型结构;

    有较低的莫氏硬度;

    与树脂相比有相对便宜的价格。

    4、填充剂的分类

    根据其来源通常分为矿物性、植物性填料和工业性填充剂。后者可分为合成型和废渣型。

    根据其形状分为粉末状、球状、片状、柱状、针状及纤维状填充剂。

    根据其效能分为增量型、补强型及功能型填充剂。

    根据其化学组成分为无机填充剂和有机填充剂。

    将塑料中应用较多的填充剂按化学成份进行分类如下:

    氧化物:二氧化硅硅藻土、氧化铝、二氧化钛、氧化铁、氧化锌、氧化镁、三氧化二锑、高铁酸钡、高铁酸锶、氧化铍、氧化铝纤维。

    氢氧化物:氢氧化铝、氢氧化镁、盐基性碳酸镁。

    碳酸盐:碳酸钙碳酸镁白云石、碱式碳酸纳铝。

    ()硫酸盐:硫酸钡硫酸钙、硫酸铵、亚硫酸钙。

    硅酸盐:滑石粉、粘土、云母、石棉、硅酸钙、蒙脱土、膨润土、玻璃微珠、玻纤

    碳素:炭黑、石墨、碳素中空球、碳纤维。

    其它:硼酸锌、硼酸钙、硼酸纳、偏硼酸钡、钛酸钾。

    有机物:木粉、竹粉、稻草、麦杆、花生壳、淀粉、布、纸、纸浆、人造纤维、合成纤维等。

    5、无机填充剂对制品性能的影响规律:

    比重随填料的加入量增加而增大。

    表面硬度随填料的加入量增加而增大。

    刚性随填料的加入量增加而增大。

    抗弯强度随填料的加入量增加而下降。

    断裂伸长率随填料的加入量增加而下降。

    表面光泽度随填料的加入量增加而下降。

    冲击强度随填料的加入量增加一般为下降;如填料外型为针状、纤维状,则一般为增强。

    耐温性随填料的加入量增加而增大。

    6、有机填充剂对制品性能的影响规律:

    通常有机型填充剂的加入对塑料物理机械性能的影响很大,暂时还没有找到普遍规律(有时对化学性能也有影响),大致有如下几点共性:

    制品的比重随填料的加入量增加而减小。

    制品表面光泽度随填料的加入量增加而下降。

    制品的冲击强度随填料的加入量增加一般为上升;特别当粉料外型为针状、纤维状时,一般为增强。

    7、实际应用时要求填充剂的特性有:

    粒径及粒径分布、晶型结构、吸油性、分散性、粘度特性、刚性与硬度、电气性能。

    1)制品化学稳定性高,耐热性好,在加工温度不分解,不影响塑料树脂原有的物理机械性能。例添加后引起制品因弯曲、拉伸而产生的泛白现象要小。

    2)制品与其它加工助剂混合后不发生化学反应。

    3)制品在塑料树脂中分散混合性好,不影响加工性能,对设备磨损小。

    4)制品吸油量和吸收塑料树脂量小。

    5)制品不含促进树脂加速分解的杂质。

    6)制品不溶于水、油脂、一切溶剂,不吸潮、不含结晶水(阻燃剂除外)、耐酸耐碱。

    7)制品填料粉体外观色泽均匀、粒径粗细一致。

    8)制品价廉并且来源丰富、稳定,不同批量填料之间的质量波动要小。

    文章作者:环球塑化网

    编辑整理:中国非金属矿信息平台(chinanmi)

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