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填料及其表面处理技术

颗粒的表面积大小是填料最重要的性能之一,填料的许多效能与其表面积有关。填充剂的表面积增大有利于与表面活性剂、分散剂、表面改性剂以及极性聚合物的吸附或与填料表面发生化学反应。当某些树脂中加入大量填充剂后,物料在注塑件成型加工过程中的摩擦增加,一方面降低了塑料的热稳定性,另一方面又发生了对设备的加速磨损问题。所以要在配方中适当的增加稳定剂和润滑剂的用量。
 
在树脂中配以适量的增强材料能使塑料的力学强度、如冲击强度、弹性模量、刚性等成倍提高;同时可使制品的尺寸稳定性提高,收缩率降低,热变形减少。因此,增强塑料已在机械、化工、汽车、航空航天等领域得到应用。从未来的发展趋势看,随着增强材料的廉价化和填充剂的增强化,二者之间的界限将会变得越来越模糊。
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填充剂颗粒一般以0.1-10μm粒径为好。细小的填充剂有利于制品的力学性能、尺寸稳定性以及制品的表面光泽和手感。但粒径太小分散困难,若加工设备分散能力不够会影响产品质量。因而实际生产中选用什么粒径的填充剂,应根据塑料的种类、加工设备分散能力不同而定,不能一概而论。
 
塑料工业对填料的选择条件是:价格低廉,在树脂中容易分散,填充量大,相对密度小;不降低或少降低树脂的成型价格性能和制品的物理机械性能,有广泛的改性效果;耐水解、耐热性、耐化学腐蚀性和耐光性优良,不被水和溶剂抽出;不影响其他助剂的分散性和效能,不与其他助剂发生不利的化学反应;纯度高,不含对树脂有害的杂志。要求某一种填料具有上述诸多性能是不现实的,实际生产中往往根据制品的主要性能选用相应的填料。
 
具有低成本、高填充、高增强和多功效是塑料的理想填料,寻求这种材料是塑料填充、增强体系的发展方向。进来出现的所谓功能性填料正是这一发展的体现,它赋予了填料新的概念,把增量、增强和改性统一为一个整体。填充剂可分为有机填充剂和无机填充剂,无机填充剂较为常用。从外观上看填充剂多为颗粒状填料,包括粉状、球状、针状、纤维状、中空微球状、实心微珠等。
 
一些填充剂的应用还可赋予或提高制品某些特定的性能,如尺寸稳定性、刚想、遮光性和电气绝缘性等。填充剂经表面处理后不但容易与树脂混合提高加工性能,而且具有某种程度的增强作用。因此,填充剂产量和品种发展很快,广泛用于各类塑料制品中。增强材料是指加入到塑料中能使塑料制品的力学性能显著提高的填料,一般为纤维状物质或其织物,称为增强剂。
 
大多数颗粒状填料是由岩石或矿物用不同的方法制成的粒状无机填料。由于破碎的不均匀性,颗粒的形状一般不规则,甚至有些填料颗粒的形状难以描述。薄片状、纤维状填充剂使加工性能变差,但力学性能优良;无定形粉状、球状则注塑加工性能优良,力学性能比薄片状和纤维状差。
 
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