耐可技术
哪些低价的材料可以做为填料?答案是可以的。
填充材料是塑料助剂品种。但因其作用和用途不同,用量也不同。有的填料综合性能好,价格低、来源丰富,其用量就多。而有的填料填充后,对塑料性能的负面影响大,用量就上不来。
碳酸钙的用量可占填料的七成,可以预计在长的一段时间内基本没有其他填料替代。除非其他填料的独特功能被发现,其用量才能增长。煅烧高岭土以前只用于提高绝缘性,如用于电缆料的填充;后来发现它具有阻隔红外线功能,可用于农用棚膜的保温,用量迅速增加。蒙脱土以前为一种普通填料,近年来发现其层间距仅为几个纳米,可用于生产纳米塑料,其用量迅速增大。近几年来,出口包装材料对木材限制越来越多,复合木材用量大增,导致各类以前很少用的天然纤维如木粉、稻壳、花生皮及秸秆等用量大增。另外,随着世界森林资源的锐减,合成木材的用量还会增大,可用于护栏、条椅、容器壳体、门窗及家具等。石英粉的硬度大,对设备磨损太大,用量很少。
下面介绍几种主要应用的填料品种。
1.碳酸钙
碳酸钙具有价格低廉、来源广泛、无味、色泽白并易着色、硬度低、易干燥、化学稳定性高等特点。依碳酸钙的来源不同,可将碳酸钙分为重质和轻质两大类。
(1)重质碳酸钙
用天然方解石或大理石粉碎研磨而成的一类碳酸钙。其中方解石碳酸钙的碳酸钙含量高达九成 以上,白度高,补强效果好。方解石又可细分为大方解石和小方解石两种,主要是按结晶尺寸的大小不同而划分,小方解石碳酸钙的各方面指标不如大方解碳酸钙石好,尤其是因组成中含有游离碳,导致加工中易变成灰白色,但价格略低于大方解石碳酸钙。大理石碳酸钙的碳酸钙含量稍低,一般在九成 左右,补强效果稍差,热加工易轻微变色,但价格低。
(2)轻质碳酸钙
以石灰石矿物为原料经煅烧、消化、重新碳酸化等化学过程制成,优点为组成比较均一,粒度可以达到 5μm 左右,沉积密度远远小于重质碳酸钙,填充制品的相对密度也略小于重质碳酸钙,因此称为轻质碳酸钙。轻质碳酸钙的缺点为加工中易变色,价格也略高于重质碳酸钙,加上粉体生产过程中具有环保排放问题,目前有逐渐被重质碳酸钙取代的趋势。但是轻质碳酸钙在 PVC 制品中因具有韧性好、辅助吸收 HCl 提高热稳定性和帮助消除黄色色光等性能,未来仍然会有一定的市场。轻质碳酸钙按粒径不同可以分为普通轻质碳酸钙和纳米碳酸钙,两种的生产工艺路线基本相同,只是采用生产轻质碳酸钙相同的工艺进行适当的改进就可以生产纳米碳酸钙。纳米碳酸钙因粒径变得很细,表面极性很强,表面自由能很高,在粒度达到 1μm 时很容易团聚,达不到预期的改性效果。重、轻碳酸钙两者改性效果区分不是十分明显,重质碳酸钙对拉伸强度上较好,而轻质碳酸钙对冲击强度较好。
2.滑石粉
滑石粉的组成为 3MgO·4SiO2·H2O,结构与云母类似,呈片状结构,外观为白色或淡黄色细粉,柔软而有滑腻感,硬度低,有一定润滑性,对设备磨损轻,是仅次于碳酸钙的第二大填料品种,与碳酸钙密度相差不大。滑石粉因片状结构,其补强作用比碳酸钙大,有利于提高复合材料的刚性和耐热性,其中二氧化硅含量越高,滑石粉的改性效果越明显,但滑石粉填充量大时影响制品的焊接性能。以PP 为例,对塑料的改性效果与碳酸钙比较,滑石粉对 PP 的拉伸强度和刚性较好,而碳酸钙对 PP 的冲击强度和断裂伸长率较好,弯曲强度和弯曲模量两者都提高。滑石粉在 PP 改性中应用很多,一般与弹性体材料复合加入,在增韧同时增加刚性。因滑石粉具有某些特殊性能,可以作为功能填料而使用。例如,滑石粉对波长为 7~25μm 的红外线有阻隔作用,可用于农用大棚夜间保温。再如,滑石粉可作为 PP 的成核剂,还可用于 PO 类薄膜的滑爽剂。又如,对于二氧化硅含量较高的滑石粉,因折光指数与聚乙烯接近,可以用于 HDPE 作透明填料。