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塑料使用填充活性材料的必然性及发展趋势,有

发布时间:2019-11-19 07:17编辑:化工塑胶浏览(200)

    塑料使用填充活性材料的必然性及发展趋势

    通常生产塑料制品原料是采用纯树脂,如PE、PP、abs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。

    利用先进的制备工艺化学合成的沉淀硫酸钡,不仅使得粒径得到很好的控制,且杂质含量被降至极低。因为具有优异独特的性能,目前在塑料填充领域的应用前景非常广阔。例如:
    1、 替代二氧化钛或颜料于普通塑料,可减少颜料的添加量。
    2、 将硫酸钡应用于PP,可使pp表面似ABS,且不影响PP既有特性,提供高光泽度及高硬度表面。
    3、 采用高填充比硫酸钡生产的塑料制品,应用于排水管、音箱、音响可有效的隔绝噪音、杂音;应用于窗帘可增加重量;用于家电用品外壳可获得高光泽、色相佳、耐刮性、尺寸安定性好等优点。
    4、 用于透明PE膜的生产,高填充比的情况下也不会影响其透光性。 应用说明:
    母粒:有助于提高颜料的分散性,降低凝聚或絮凝的现象,高比例填充也不会影响颜料的色调。
    工程/改性塑料:能提高塑料制品的刚性、硬度和耐磨性、抗老化性,能帮助缩短塑料注射成型的周期,还能增加热塑性高分子的结晶度。
    通用塑料:优秀的遮盖力,与颜料配合能够获得鲜艳的颜色,并使制品表面具有完美的色调与高光泽度,且具有良好机械特性与耐磨性。
    弹性体:化学纯度高,不含有害的物质,不会影响储存稳定性和抗老化性。 橡胶:能增强产品的抗老化性能和耐候性,产品不易老化变脆,并能显著改善制品的表面光洁度和硬度。

    所谓“塑料改性”是指通过在塑料树脂中添加一种或多种其它物质,来达到改变其原有性能、改善一方面或多方面性能,从而达到拓展其适用范围之目的的方法。经过改性的塑料材料统称“改性塑料”。塑料改性的方法大致有以下类型:1、增强:通过加入玻璃纤维、碳纤维、云母粉等纤维状或片状填料来达到增加材料刚性及强度的目的,如电动工具中使用的玻璃纤维增强尼龙等。2、增韧:通过在塑料中加入橡胶、热塑性弹性体等其它物质来达到提高其韧性/冲击强度的目的,如汽车、家电及工业用途中常见的增韧聚丙烯等。3、共混:将两种或多种不完全相容的聚合物材料均匀地混合成宏观相容、微观分相的混合物,以满足对物理机械性能、光学性能、加工性能等方面的某些要求的方法。4、合金:与共混相似,但组分间相容性好,容易形成均相体系,并且可获得单一组分所无法达到的某些性能,如PC/ABS合金,或PS改性PPO等。5、填充:通过在塑料中加入填料来达到改善物理机械性能或降低成本的目的。6、其它改性:如利用导电性填料来降低塑料的电阻率;添加抗氧化剂/光稳定剂来改善材料的耐候性;加入颜料/染料来改变材料的颜色、加入内/外润滑剂使材料的加工性能得到改善、使用成核剂改变半结晶性塑料的结晶特性来改善其机械性能及光学性能等等。除了上述物理改性方法外,还有利用化学反应对塑料进行改性,使之获得特定性能的方法,如马来酸酐接枝聚烯烃、聚乙烯的交联、纺织行业中利用过氧化物来使树脂降解以改善流动性/成纤性能等。工业上经常会将多种改性方法共同使用,比如在塑料增强改性过程中为了不过多损失冲击强度而同时加入橡胶等增韧剂;或热塑性硫化胶的生产中同时存在物理混合和化学交联等等。实际上,任何一种塑料原料在出厂时都最起码含有一定比例的稳定剂,以防止其在储存、运输及加工中降解,因此,严格意义上的“非改性塑料”是不存在的。但是,在工业上,通常将化工厂生产的基础树脂称为“非改性塑料”,或“纯树脂”。

    塑料填充改性就是填料与塑料、树脂的复合,一般填料的填充量较大,有时甚至可达上百份,因此填料是塑料工业中重要的、不可缺少的辅助材料。总体上讲,世界范围内填料的消耗量占塑料重量的15%以上,可见其消耗量是巨大的。塑料填充改性有如下几个优点:

    1、填充剂的定义


    一:降低成本一般填料比树脂便宜,因此填料可以大幅度地降低塑料的成本,具有明显的经济效益,这也是塑料填充改性广泛应用的主要原因。

    ASTM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。

    作为沉淀硫酸钡也是不可忽视的产品。塑料填充改性有如下几方面的长处:   
    (1)降低成本。通常填料比树脂廉价,因而增加填料可大起伏地降低塑料的成本,具有显著的经济效益,这也是塑料填充改性广为运用的主要原因。   
    (2)改进塑料的耐热性。通常塑料的耐热性较低,如ABS,其长期运用温度只要60℃左右,而大多数填料归于无机物质,耐热性较高,因而这些填料增加到塑猜中后能够显着地进步塑料的耐热性。再如PP,未填充时,其热变形温度在110℃左右,而填充30%滑石粉后其热变形温度可进步到130℃以上。   
    (3)改进塑料的刚性。通常塑料的刚性较差,如纯PP的曲折模量在1000MPa左右,远不能满意一些部件的运用需求,增加30%滑石粉后,其曲折模量可达2000MPa以上,可见滑石粉对具有显着的增刚作用。   
    (4)改进塑料的成型加工性。一些填料可改进塑料的加工性,如硫酸钡、玻璃微珠等,能够进步树脂的流动性,然后能够改进其加工性。   
    (5)进步塑料制品及部件的尺度稳定性。有些塑料结晶缩短大,致使其制品缩短率大,从模具出来后较易变形,尺度不稳定;而增加填料后,可大大降低塑料的缩短率,然后进步塑料制品及部件的尺度稳定性。   
    (6)改进塑料外表硬度。通常塑料硬度较低,外表易划伤,影响外观,然后影响其外表作用和装饰性。无机填料的硬度均比塑料的硬度高,增加无机填料后,可大大进步塑料的外表硬度。   
    (7)进步强度。通用塑料自身的拉伸强度不高,增加无机填料后,在填充量适当的范围内,能够进步塑料的拉伸强度和曲折强度,然后进步塑料的工程运用性。  
    (8)赋予塑料某些功用,进步塑料的附加值。有些填料能够赋予塑料一些功用,如PP增加滑石粉、碳酸钙后,能够改进PP的抗静电功能和打印功能;中空玻璃微珠增加到塑猜中后,能够进步塑料的保温功能;金属粒子增加到塑猜中后能够进步塑料的导热功能和导电功能。
    以上就是汉能化工对改性沉淀硫酸钡用在塑料行业的好处做了简单的介绍。

    二:改善塑料的耐热性一般的塑料耐热性较低,而大多数填充物为无机物质,耐热性较高,因此这些填充料添加到塑料中后可以明显地提高塑料的耐热性。所有的矿物填料都具备这种功能。

    2、填充剂的基本性质

    三:改善塑料刚性一般塑料的刚性较差,远不能满足加工部件的使用要求,而添加一定的填料后,其弯曲模量则显著提高

    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:

    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、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。

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