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如何提高无机矿物粉体在塑料中的填充量|塑料制品常用无机填料有哪些?

2020-07-14 16:54210

聚丙烯是生产塑料制品的一种主要原材料,7月份以来,其价格一路上涨。据统计,每吨聚丙烯的价格从7月初的7900元涨至9500元,每吨累计上涨1600元,幅度较去年同期超过30%。


碳酸钙、滑石、云母、高岭土、石英等无机矿物粉体是塑料常用的填料,其价格远比聚丙烯要低得多,那么,如何提高无机矿物粉体在塑料中的填充量呢?


降低吸油值


在实际应用中,大多数填料用吸油值这个指标来大致预测填料对树脂的需求量。即吸油值小,非金属矿物粉体在塑料中填充量就可增加。


吸油值与粉体的大小、形状、分散与凝聚程度、比表面积及颗粒的表面性质等有关。


例如:对碳酸钙进行表面改性,使改性剂在其颗粒表面形成较稳定的吸附层,可很大程度上降低碳酸钙颗粒的吸油值。


合理的颗粒大小与粒径分布


非金属矿物填料的颗粒大小与粒径分布对其在塑料中的填充量影响很大。实际生产中,所使用的填料的粒径大小是不等的。对于填料颗粒度的要求有两项:一是平均颗粒度;二是粒度分布。


颗粒大小与吸油值有一定的关系。颗粒较大、平均颗粒为8μm的填料具有较小的总比表面积,故其吸油值亦较低,可以有很高的填充量,如碳酸钙、二氧化硅和粗滑石粉等。平均颗粒为5μm或更小的填料具有高的比表面积和吸油值,其加入量必然少,如高岭土、细滑石粉等。


颗粒的粒径分布对填料的填充量也有重要影响。如果填料颗粒尺寸分布较宽,那么较小颗粒可以嵌入中等大小颗粒中,而中等大小颗粒又能同样地嵌入较大颗粒中,这样只要最小量的树脂便可填满颗粒间的空隙。


例如:在硅微粉成品中添加一定比例的微粉可有效减少粉体系统颗粒间隙,从而降低产品吸油值。在实际生产中,可调节分级频率和风门大小,生产不同粒径的粉体,从而降低整体产品的吸油值。


合理搭配不同种类的填料


可将两种或多种填料相混合,取长补短,如碳酸钙有低的油吸附值,但流动性稍差,而高岭土具有良好的流动性,二者混合使用,可使整个系统既有较高的填充量,又具有良好的流动性和着色能力。


塑料制品常用无机填料有哪些?


(1)碳酸钙


具有价格低廉、来源广泛、无毒无味、色泽白并易着色、硬度低、易干燥、化学稳定性高等优点,成为用量最大、用途最广泛的第一大类填料。


重质碳酸钙主要用于PP塑料编织袋、编织布、打包带(20~40份),PVC地板(150份)、地板革(30~40份)、百叶窗(100份)、护墙板(200份),LDPE垃圾袋(30%)等;轻质碳酸钙主要用于PVC人造革(10~20份)、管材和异型材(5~10份),PE瓦楞箱(100份)等。


(2)滑石粉


滑石粉的结构与云母类似,呈片状结构。外观为白色或淡黄色细粉,柔软而有滑腻感,有利于复合材料的刚性和耐热性,硬度低、有一定润滑性、对设备磨损轻,是仅次于碳酸钙的第二大填料品种。


滑石粉因片状结构,其补强作用比碳酸钙大,但填充量大时,影响制品的焊接性能。滑石粉对波长为7~25um的红外线有阻隔作用,可用于农用大棚夜间保温。滑石粉可作为PP的成核剂,还可用于PO类薄膜的滑爽剂。


滑石粉在PP改性中应用最多,一般与弹性体材料复合加入,在增韧同时增加刚性。


(3)云母


云母的种类很多,用其工业碎片经干法或湿法粉碎即可用之于塑料填料。云母的晶形是片状的,其厚径比大,如能在填充中保持此厚径比,增强效果显著,因此被称为补强填料。


云母的另一特点为对波长为7~25um的红外线有阻隔作用,其效果优于具有同类功能的滑石粉和高岭土,且其日光透过率比其他填充材料高,最适于农用大棚的白天增温和夜间保湿。云母颗粒表面能高,不易实现包覆和偶联处理等,因此用量一直不高,只用于补强或棚膜保温。


云母常用于PVC、PP、PE、ABS及PA中,加入量为10%~40%。


(4)高岭土


高岭土本身含有的结合水在高温下方可除去,但在空气中极易吸附水,所以用做填料的高岭土要特别注意水分的影响。


煅烧高岭土提高塑料的绝缘性,在PVC中加入10%煅烧高岭土,可提高电绝缘性5~10倍。利用高岭土具有同滑石粉、云母一样对波长为7~25um的红外线有阻隔作用,用于农用大棚膜保温瓶剂。此外,高岭土还可作为PP的成核剂。


(5)硫酸钡


硫酸钡填充复合材料的表面光泽高于其他填充材料,应用范围不广,主要用于几个特殊领域。一为利用其密度高,制造高密度塑料制品如音箱和渔网坠等;二为利用其可吸收X射线和Y射线,制作防辐射塑料制品;三为用之于吸音和导热填充材料。


(5)玻璃微珠


玻璃微珠可为典型的轻质填料,其表面光滑、球状、中空结构。玻璃微珠可加入PP、PS、ABS、PE及PA中,用于轻质填充、隔热、隔音、防震等改性制品,还可用于光学制品。


(6)黏土


黏土是一类材料的总称,除了前面提到的高岭土外,还有蒙脱土(MMT)、凹凸棒黏土(TA)、伊利石、海泡石、羟基磷灰石(HA)等。这类材料为天然纳米材料,具有很好的利用价值。


(7)粉煤灰


由于粉煤灰中含有圆而滑的玻璃微珠,易于在树脂中均匀分散,填充量可达40%左右。主要用于PVC和PP制品中如地砖等,表面可用硅烷类偶联剂处理。


(8)赤泥


拜耳法赤泥粒度较细、软质,对提高塑料制品性能有利,其次选用烧结法赤泥,最后选用联合法赤泥。赤泥易吸水,使用前要干燥处理。


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