將無(wú)機(jī)或有機(jī)填充物添加到塑料成型加工的工藝稱(chēng)為充填改性,即在塑料基質(zhì)(母體)中加入模量更大的非纖維類(lèi)材料(通常是顆粒狀)。常以為填充改性就是為了降低成本,實(shí)際上許多塑料制品如果沒(méi)有添加塑料填料填充劑,很少達(dá)到令人滿意的使用效果。
填料的分類(lèi)
一般將與塑料基體之間界面相互作用較小且力學(xué)性能提高不大的添加材料稱(chēng)為填充材料(簡(jiǎn)稱(chēng)填料)或填充劑。填充劑可以分為無(wú)機(jī)填料和有機(jī)填料。
填料性質(zhì)
填充性能主要指它的成分、相對(duì)密度、粒度大小、顆粒形狀、顏色和特性(如硬度、色度、導(dǎo)電性、熱導(dǎo)性、尺寸穩(wěn)定性、介電性、電絕緣性、耐化學(xué)腐蝕性、耐水性、潤(rùn)滑性、耐熱性、填充性)。
碳酸鈣
采用機(jī)械破碎法制備的天然礦物,粒徑2~10微米,比表面積2~7平方米/g;
沉降型(合成),可達(dá)0.1微米,比表面面積25~80平方米/g。價(jià)廉物美,高,用途廣泛。
硅酸鹽類(lèi)
滑石片狀,對(duì)設(shè)備磨損小,易于加工,剛性好,尺寸穩(wěn)定性好,耐高溫蠕變。
石棉,云母-絕緣性,熱絕緣性;硅灰石,煅燒陶土。
炭黑
良好的耐老化性和電氣性能。
,鎂氫。
阻燃性好。
木粉,紙漿
玻璃球(珠子)
塑膠充填特性。
充填性能包括填料的幾何性質(zhì)和表面理化性質(zhì)。
粒徑:過(guò)篩目數(shù)-孔數(shù),粒徑分布:各不同篩孔的分布,用粒度分布儀測(cè)定。
物理性質(zhì):表面物理、化學(xué)性質(zhì)、填料和填料的表面附著力。
有時(shí)候表面起增強(qiáng)作用,就會(huì)形成共價(jià)鍵,但通常是在范德瓦爾斯力(分子間作用力),以極性吸附為主。
填充劑改性的影響因素。
(1)填充形狀。
充填復(fù)合物的形狀對(duì)充填復(fù)合物性有顯著影響,薄片狀、纖維狀有利于復(fù)合物的機(jī)械性能,但不利于成型加工。圓球則相反。
(2)粒徑
顆粒尺寸和粒度分布對(duì)填充復(fù)合物的性能有較大的影響,顆粒尺寸越小,強(qiáng)度越大。
(3)填充面。
物體表面構(gòu)造非晶填充物--表面凸凹很少,基本是像玻璃這樣的光滑表面;結(jié)晶填充物--由于存在熔點(diǎn),在冷卻過(guò)程中表面發(fā)生了劇烈的變化,表面形成了許多凸凹不平的表面;表面物理結(jié)構(gòu)特征:比表面積,微孔分布,各種物質(zhì)吸附。
地表化學(xué)構(gòu)造其表面化學(xué)結(jié)構(gòu)不同于內(nèi)部,特別是表面官能團(tuán)的存在,會(huì)與空氣中的氧或水發(fā)生反應(yīng),其內(nèi)部特性差異很大。
地表處理親水性→疏水性表面(疏水性),可用物理方法或化學(xué)方法等。用機(jī)械研磨、堿蝕、涂覆、表面化學(xué)反應(yīng)等方法處理碳酸鈣,例如:脂肪酸及其鹽、酯、脂酰胺等。
氧化物。在紫外線照射下,四價(jià)ti離子轉(zhuǎn)變?yōu)槿齼r(jià)ti離子,并經(jīng)有機(jī)物修飾。
硅偶聯(lián)劑處理。碳黑:表面富于化學(xué)活性,可以通過(guò)使用硝酸、過(guò)氧化氫、o3等氧化劑來(lái)處理,從而生成co-、oh-、cooh,或者用苯乙烯等化合物對(duì)其表面進(jìn)行自由基接枝法。
其他一些方法,如微囊化處理:偶聯(lián)劑處理法是較為重要的。