生活中处处是塑料,而塑料中处处是粉体。
塑料用粉体材料有无机粉体和含碳粉体。
无机粉体分为工业废渣和非矿粉体。工业废渣有红泥、白泥、粉煤灰微珠(玻璃微珠)等;非矿粉体分为粉碎分级而成的重钙、滑石粉、高岭土、硅灰石、云母粉、水镁石粉、重晶石粉等,经化学反应而成的轻钙(包括纳米碳酸钙)、氢氧化铝、氢氧化镁、沉淀硫酸钡等。
含碳粉体分为碳和碳氧化合物粉体。碳有炭黑、石墨等;碳氧化合物粉体有木粉、秸秆粉、果壳粉、淀粉等。
传统无机粉体在塑料中的作用
- 碳酸钙对塑料的改性作用
力学性能:提高塑料制品的刚度和硬度改进抗拉、抗弯强度,显著提高弹性模量;热性能:热膨胀系数、收缩率在各方面形同下降,制品的翘度、弯曲度变小,热变形温度随着填充料的增加而增高射性能;辐射性能:填充料对射线有一定的吸收能力,可防止塑料制品的老化。
- 硅灰石对塑料的改性作用
具有良好的绝缘性、耐磨性,以及较高的折光率;可以提高冲击强度、增强流动性以及改善抗拉强度及模收缩率;可以显著降低材料的吸水性。
- 滑石粉对塑料的改性作用
可提高塑料产品的拉伸强度、冲击性能、抗蠕变性、耐热性、抗撕裂性,改善产品的表面外观,降低产品收缩率,提高阻隔效果,减少透气性,增加塑料制品的刚性和挺括度。
除以上几种无机粉体填料之外,硫酸钢可提高塑料制品的耐化学腐蚀性、耐热性、改善产品外观,云母粉能降低制品的收缩率、翘曲率、弯曲度和比重,提高制品的机械性能,增加制品表面光泽度和耐候性。
不同无机粉体在塑料中的应用性能对比
不同材料填充在尼龙66中的性能对比
性能 | 不填充 | 硅灰石 | 云母 | 滑石 | 碳酸钙 | 玻璃微珠 | 氢氧化铝 |
密度g/cm3 | 1.14 | 1.51 | 1.50 | 1.49 | 1.48 | 1.46 | 1.45 |
拉伸强度Mpa | 83 | 74 | 107 | 63 | 74 | 69 | 65 |
断裂伸长率% | 6.0 | 3.0 | 2.7 | 2.0 | 2.9 | 3.2 | 2.8 |
弯曲模量Gpa | 2.8 | 5.5 | 10.7 | 6.5 | 4.6 | 4.3 | 4.5 |
悬缺冲击强度J-M–1 | 30 | 58 | 33 | 58 | 27 | 39 | 49 |
热变形温度℃ | 170 | 430 | 460 | 445 | 390 | 410 | 395 |
收缩率% | 1.8 | 0.9 | 0.3 | 0.8 | 1.2 | 1.1 | 0.8 |
不同材料填充的聚丙烯性能对比
性质 | 无填充PP | PP+40%滑石(商品) | PP+40%
CaCO3(商品) |
PP+30%玻纤(商品) | PP+40%未处理云母 | PP+40%处理云母 |
抗拉强度Mpa | 4930 | 4270 | 2770 | 6340 | 4050 | 6190 |
抗弯强度Mpa | 4450 | 6420 | 4720 | 10060 | 6450 | 9320 |
抗弯模量Gpa | 1.93 | 6.76 | 4.21 | 9.33 | 9.34 | 10.4 |
缺口冲击强度J-M–1 | 45 | 45 | 75 | 79 | 70 | 65 |
热变形温度℃ | 136 | 162 | 183 | 257 | 190 | 226 |
硬度(D硬度计) | 68 | 72 | 68 | 69 | 68 | 73 |
收缩率(纵向)% | 2.0 | 1.2 | 1.4 | 0.3 | 0.8 | 0.8 |
影响无机粉体在塑料中应用的几点要素
- 无机粉体表面改性与活化
无机粉体填料与聚合物的相容性比较差直按添加会导致无机粉体在聚合物中不能均匀分散,其表面改性与活化十分重要。活化率+牢固度=改性效果。
- 无机分体里的水分及易挥发物
水分及易挥发物在塑料加工时会因高温,摩擦等因素形成气体,冷却后,会对塑料制品产生不规则裂纹,同时还可能造成干燥后的微细粉体二次团聚。实际生产应用中,水分及易挥发物在20.3%时,就会影响塑料加工和制品质量。
- 静电影响
片状结构的无机粉体,在加工中级易摩擦产生静电,使细小颗粒凝聚结团,影响产品的分散效果。
无机粉体的新应用都有哪些
- 高岭土
提高玻璃化温度较低的低塑性塑料的拉伸强度和模量;指高制品的刚性和强度;经圾烧后可提高塑料的电绝缘强度,用于耐高压绝缘产品。
- 木粉、竹粉、秸秆粉
来源丰富、价格低哦、低碳环保;耐热性是制约用量和用途的主要瓶预。
- 粉煤灰
比重小、硬度大、流动性好;将粉煤灰加工成一定粒径的具有吸附作性能的功能新材料,可有效地吸附有害物质、气味和水分。
- 硅酸钙
比重小、异味吸附性强、物理性能优异;主要应用于废旧塑料加工、板材、管材等方面。
- 电石灰
化工产品的主要排放固体废物;主要应用于塑料营材中。
- 黑滑石、黑方解石
可部分替代炭黑。
无机粉体发展的六大趋势
生产应用无害化、产业延伸化、加工应用微细化、价值科学化、应用复合多元化、产品高性能化。
无机粉体是资源丰富、价格低廉、性能优异新的功能改性材料,但我们应努力摒弃无机粉体是低附价值填充材料的传统认知观念在矿源开采加工, 表面功能改性、绿色环保低碳等方面应获得重大技术突破,无机粉体应向功能化、绿色化、微细化方向发展,使低附加值的填充材料向高档功能改性材料全面转型。
文章来源:中国粉体网