中國(guó)粉體網(wǎng)訊 塑料的填充改性是指在樹(shù)脂中加入低成本的填料從而降低聚合物制品成本的一類(lèi)復(fù)合技術(shù)，其首要目的往往是降低成本。但既然是填充改性,，填充之后提高某些性能也是可以實(shí)現(xiàn)的,。
在熱塑性塑料中,，填充可以改善復(fù)合制品的耐熱性,、剛性,、硬度,、尺寸穩(wěn)定性,、耐蠕變性、耐磨性,、阻燃性,、消煙性及可降解性,，降低成型收縮率以提高制品精度；在熱固性塑料中,，除前述的性能改善外,，對(duì)某些樹(shù)脂是加工中必不可少的補(bǔ)強(qiáng)材料，如不飽和樹(shù)脂,、酚醛樹(shù)脂及氨基樹(shù)脂等都需要進(jìn)行填充補(bǔ)強(qiáng),。
一、傳統(tǒng)塑料填充改性VS新型塑料填充改性
傳統(tǒng)塑料填充改性最大缺點(diǎn)為在降低制品成本的同時(shí),，導(dǎo)致制品某些性能的下降甚至是大幅度下降和密度大幅度提高,，其中最明顯的下降性能有沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度,、透明性及制品表面光澤度等,。新型塑料填充改性最大的優(yōu)點(diǎn)為既可以降低成本又可以改善性能。這是因?yàn)殡S著填料品種的不斷開(kāi)發(fā)和粒度的不斷細(xì)化,，隨著聚合物填充包覆技術(shù)的不斷發(fā)展,，聚合物的填充完全可以實(shí)現(xiàn)改性功能。
對(duì)塑料填充影響最大的技術(shù)有如下兩項(xiàng),。一是超細(xì)填料和納米填料的開(kāi)發(fā)。眾所周知,，常規(guī)粒度填料的加入會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度的大幅度下降,，而超細(xì)填料和納米填料的加入不但復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度不會(huì)下降，反而會(huì)有不同程度的升高,，這就是剛性增韌和增強(qiáng)技術(shù),。此外，超細(xì)粉體還具有比表面積大,、表面活性高,、化學(xué)反應(yīng)速率快、燒結(jié)溫度低且燒結(jié)體強(qiáng)度高,、遮蓋率高等優(yōu)良的物理化學(xué)性能,，加工及應(yīng)用范圍也進(jìn)一步擴(kuò)寬。
我國(guó)超細(xì)粉碎設(shè)備是伴隨著現(xiàn)代高技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來(lái)的新興產(chǎn)業(yè),。目前所生產(chǎn)的機(jī)種類(lèi)型與國(guó)外相差不大,，國(guó)際上成熟的機(jī)型在我國(guó)幾乎都能生產(chǎn)，基本上能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)日益增長(zhǎng)的需求,。目前常見(jiàn)的超細(xì)粉碎設(shè)備類(lèi)型主要有高速機(jī)械沖擊磨,、氣流磨、攪拌磨,、振動(dòng)磨,、旋轉(zhuǎn)筒式磨,、塔式磨、旋風(fēng)自磨機(jī),、離心磨,、高壓射流粉碎機(jī)等。
各型磨機(jī)的粉碎原理及適用范圍
超細(xì)粉碎設(shè)備按粉碎方式不同可分為干式和濕式兩種,，在工業(yè)上多用濕式方式,，如濕式攪拌磨等，干式粉碎設(shè)備以氣流式粉碎機(jī),、高速機(jī)械沖擊磨,、旋風(fēng)自磨機(jī)等為主，也有干,、濕兩用的介質(zhì)攪拌磨,、旋轉(zhuǎn)筒式磨、高壓射流粉碎機(jī)等,�,？傮w來(lái)看，設(shè)備的大型化,、高效化,、節(jié)能化和超細(xì)研磨是當(dāng)今設(shè)備設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的主要趨勢(shì)。
二是填料表面的多功能復(fù)合處理技術(shù)：填料表面的處理技術(shù)發(fā)展越來(lái)越快,，其發(fā)展經(jīng)歷了從硬脂酸→單一偶聯(lián)劑→多功能偶聯(lián)劑→大分子偶聯(lián)劑→相容劑→復(fù)合偶聯(lián)劑的歷程,，使填料與樹(shù)脂的結(jié)合力越來(lái)越大，對(duì)制品性能的提高幅度也越來(lái)越大,。目前礦物粉體表面改性常用的方法有干法和濕法兩類(lèi),，包含有機(jī)表面改性、無(wú)機(jī)表面（沉淀包覆）改性,、機(jī)械力化學(xué)改性,、插層改性以及復(fù)合（無(wú)機(jī)/有機(jī)復(fù)合、機(jī)械力化學(xué)/有機(jī)或無(wú)機(jī)復(fù)合）改性等,。
非金屬礦物粉體表面改性常用的表面改性劑,、表面改性設(shè)備及應(yīng)用
填料在填充前都要處理嗎?其實(shí)，并非如此,。是否進(jìn)行處理,，要看具體情況而定。
一方面看填充量大小,，填充量較小時(shí),，可不進(jìn)行處理；二方面要看填料的粒度大小,，如果粒度小于800目其自身分散性就很好,，就不需要進(jìn)行偶聯(lián)處理,；三方面看對(duì)復(fù)合制品的性能要求，如對(duì)性能要求很低,，也可不進(jìn)行處理,；四是要看填料出廠(chǎng)時(shí)的表面處理狀態(tài)，如果沒(méi)有處理或者只用水性表面活性劑進(jìn)行分散處理還需要進(jìn)行偶聯(lián)處理,，如果只用硬脂酸處理有時(shí)還需要進(jìn)一步用偶聯(lián)劑處理,，如果用偶聯(lián)劑處理基本上可以不進(jìn)行處理。對(duì)填料進(jìn)行表面處理,，目的使表面從親水性變成疏水性,，在高填充或復(fù)合材料性能要求高的場(chǎng)合是必要的。
二,、塑料填充的正面改性作用
1,、填料的共同改性性能
①提高復(fù)合材料的剛性：具體體現(xiàn)在彎曲強(qiáng)度、彎曲模量,、硬度等性能指標(biāo)上,。填料中二氧化硅的含量越高，剛性改性效果就越明顯,。各類(lèi)填料剛性改性大小依次為二氧化硅（提高120%）＞云母（提高100%）＞硅灰石（提高80%）＞硫酸鋇（提高60%）＞滑石粉（提高50%）＞重質(zhì)碳酸鈣（提高30%）＞輕質(zhì)碳酸鈣（提高20%）,。
②提高復(fù)合材料的尺寸穩(wěn)定性：具體體現(xiàn)在降低收縮率、降低翹曲,、降低線(xiàn)膨脹系數(shù),、降低蠕變、增加各向同性程度,，尺寸穩(wěn)定效果大小依次為球形填料＞顆粒填料＞片狀填料＞纖維狀填料。
③提高復(fù)合材料的耐熱性：具體性能指標(biāo)為熱變形溫度,，如熱變形溫度隨滑石粉含量增加而提高,。
④提高復(fù)合材料熱穩(wěn)定性：無(wú)機(jī)粉體可以不同程度吸收促進(jìn)分析物質(zhì)，從而降解熱分解程度,。此外,，無(wú)機(jī)填充還可以提高復(fù)合材料耐磨性、提高硬度等,。
2,、填料的特殊改性性能
之所以稱(chēng)為填料的特殊改性性能，是因?yàn)橛械奶盍嫌�,、有的填料沒(méi)有這些改性功能,，對(duì)同一種填料不同條件下可能有、可能沒(méi)有改性功能,。
①提高復(fù)合材料拉伸和沖擊性能：無(wú)機(jī)粉體并不能總是提高復(fù)合材料拉伸和沖擊性能,，只有在達(dá)到特殊條件才可以提高,，而且提高幅度也并不大。無(wú)機(jī)填料達(dá)到一定細(xì)度后,，填料表面包覆處理得好,、復(fù)合體系中添加相容劑后，可以改善復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度,。不同填料品種的改善效果不同,，對(duì)沖擊強(qiáng)度玻璃微珠＞硫酸鋇＞輕質(zhì)碳酸鈣＞重質(zhì)碳酸鈣＞滑石粉，對(duì)拉伸強(qiáng)度硅灰石＞滑石粉＞重質(zhì)碳酸鈣＞輕質(zhì)碳酸鈣,。
②改善復(fù)合材料的流動(dòng)性：絕大多數(shù)無(wú)機(jī)粉體都可以提高復(fù)合材料的流動(dòng)性,，但滑石粉卻降低復(fù)合材料的流動(dòng)性。
③改進(jìn)復(fù)合材料光學(xué)性能：無(wú)機(jī)粉體可以提高復(fù)合材料的遮蓋性,、消光性和散光性,，如鈦白粉就是典型的強(qiáng)遮蓋力強(qiáng)無(wú)機(jī)顏料。
④提升復(fù)合材料燃燒環(huán)保性能：一是無(wú)機(jī)粉體材料可以使復(fù)合材料燃燒透徹,，原因?yàn)槿紵龝r(shí)會(huì)產(chǎn)生裂縫,，增加氧氣接觸面積；二是無(wú)機(jī)粉體在復(fù)合材料燃燒時(shí)可以吸收部分毒氣體,，降低毒氣排放量,；三是無(wú)機(jī)粉體提高了復(fù)合材料的熱傳導(dǎo)性能，使燃燒更加迅速,，縮短燃燒時(shí)間,。
⑤促進(jìn)復(fù)合材料的阻燃性：并不是所有的無(wú)機(jī)粉體對(duì)阻燃都有所幫助，只有含硅元素的無(wú)機(jī)粉體有助于阻燃性提高,，可以作為阻燃協(xié)效劑,。具體原因在含硅材料燃燒時(shí)可以在燃燒物表面形成阻隔層，減少氧氣接觸材料表面的概率,，具體含硅填料品種如滑石粉,、硅灰石、云母,、硅藻土,、分子篩、白炭黑等,。而碳酸鈣,、硫酸鋇等非含硅無(wú)機(jī)粉體反而影響阻燃性發(fā)揮，原因?yàn)楹刑妓徕}的復(fù)合材料在燃燒時(shí)會(huì)因樹(shù)脂膨脹而產(chǎn)生縫隙,，從而增加復(fù)合材料接觸氧氣的機(jī)會(huì),。例如，含有30%碳酸鈣的聚乙烯復(fù)合薄膜燃燒時(shí)間為4s,，而純聚乙烯薄膜的燃燒時(shí)間為12s,，兩種相差3倍之多,。
⑥優(yōu)化復(fù)合材料的其他性能：成核劑作用，當(dāng)滑石粉的粒度小于1μm時(shí),，在PP中可以起到無(wú)機(jī)成核劑的作用,。阻隔紅外線(xiàn)作用，本身含有硅的無(wú)機(jī)粉體如滑石粉,、高嶺土,、云母都具有良好的紅外線(xiàn)和紫外線(xiàn)阻隔性能。透過(guò)X射線(xiàn)功能只有硫酸鋇具有,，可以用于醫(yī)學(xué)上鋇透視的顯影劑,。表面性能提高，可以改善復(fù)合材料的電鍍性,、開(kāi)口性和印刷性能,。熱傳導(dǎo)性能，可以提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù),。
結(jié)語(yǔ)
粉體對(duì)塑料填充改性的作用有目共睹,，關(guān)于填充改性的配方也有很多技術(shù)是圍繞粉體顆粒吸液性質(zhì)、形狀,、粒徑等性質(zhì)展開(kāi)的,。不過(guò)，粉體填充改性有正面作用,，也有負(fù)面作用,，而且負(fù)面作用的由來(lái)也在這些性質(zhì)當(dāng)中，逆向思維下也有很高的研究?jī)r(jià)值,，也是促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的重要因素,，在技術(shù)和裝備研發(fā)過(guò)程中也應(yīng)該予以重視。
參考文獻(xiàn)：
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周春暉主編《碳酸鈣清潔加工和產(chǎn)品鏈》化學(xué)工業(yè)出版社
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