压延成型实例疑难解答
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1.1.26 常用无机填充剂有哪些品种?各有何特性?

(1)无机填充剂品种

无机填充剂一般是没有增强作用的矿物性填料。这些填充剂的加入,往往会在一定程度上使复合材料的力学性能降低,其主要作用是降低成本。这类填充剂品种常用增强作用。常用的品种主要有碳酸钙(CaCO3)、硫酸钡(BaSO4)、炭黑、白炭黑(SiO2·nH2O)、高岭土(Al2O3·SiO2·nH2O)、滑石粉(3MgO·4SiO2·H2O)、硅藻土和云母粉等。

(2)常用无机填充剂特性

①CaCO3 CaCO3是目前塑料工业中应用最为广泛的无机粉状填充剂,一般可分为三类:重质碳酸钙、轻质CaCO3和活性CaCO3(也称为胶质)。重质CaCO3由石灰石经选矿、粉碎、分级与表面处理而成。粒子形状不规则,相对密度为2.71,折射率为1.65,吸油量为5%~25%。

轻质CaCO3是用化学方法制成,多呈纺锤形棒状或针状,粒径范围为1.0~1.6μm,相对密度为2.65,折射率为1.65,吸油量为20%~65%。

活性CaCO3是一种白色细腻状软质粉末,与轻质CaCO3的不同之处是颗粒表面吸附一层脂肪酸皂,使其具有胶体活化性能,相对密度小于轻质CaCO3(为1.99~2.01),其生产工艺路线与轻质CaCO3基本相同,只是增加了一道表面处理工序。这种CaCO3用作塑料填料时可使制品具有一定的强度与光滑的外观。

②BaSO4 BaSO4是白色无臭无味重质粉末,相对密度为4.25~4.5,粒径范围为0.2~0.5μm,不溶于水和酸。BaSO4有天然矿石经过粉碎制得的重晶石粉和经化学反应制得的沉淀硫酸钡两类。作为塑料填料使用的硫酸钡大多为后者。另外,BaSO4在塑料中还起着色作用,提高制品的耐药品性,增加密度,并能减少制品的X射线透过率。

③炭黑 炭黑是在控制条件下不完全燃烧烃类化合物而生成的物质,其品种较多,一般按制法来分,有槽法炭黑、炉法炭黑和热裂法炭黑等。

炭黑的细度影响着制品的性能。在塑料中,炭黑的颗粒越细,则黑度越高,紫外线屏蔽作用越强,耐老化性能越好,制品的表面电阻率越低,然而在某种程度上分散较为困难。

作为填料用炭黑,可以使用较大粒径的炉法炭黑,一般为25~75μm;作为着色剂,一般可选用色素炭黑。炭黑在聚合物(尤其是橡胶)中兼有增强作用,因此在一定意义上也可以说炭黑是一种增强材料。

④白炭黑 白炭黑即二氧化硅、微粒硅胶或胶体二氧化硅等,是塑料工业中广泛使用的增强性填料,其增强效果仅次于炭黑,并且成型加工性良好,尤其适用于白色或浅色制品。

用白炭黑制成涂料,涂于人造革表面,可产生消光作用;此外,白炭黑在UP、PVC增塑糊、EP等聚合物溶液中有增黏作用。

⑤高岭土 高岭土又名陶土、白土、黏土、瓷土,主要化学组成是水合硅酸铝,是由岩石中的火成岩、水成岩等母岩经自然风化分解而成。用于塑料的陶土多数是在450~600℃经煅烧除去水分的品种,又称煅烧陶土。

⑥滑石粉 滑石粉主要成分为水合硅酸镁,由天然滑石粉碎精选而得。化学性质不活泼,粉体极软,有滑腻感。作为塑料用填料可提高制品的刚性,改善尺寸稳定性,防止高温蠕变。与其他填充剂相比具有润滑性,可减少对成型设备和模具的磨损。

⑦硅藻土 硅藻土是由单细胞藻类沉积于海底或湖底所形成的一种化石,主要成分为二氧化硅,多孔,质轻,极易研磨成粉,外观为白色或浅黄色粉末,可作为塑料用轻质填料,具有绝热、隔声和电绝缘性。

⑧云母粉 云母粉是由天然云母粉碎而得,其组成非常复杂,是铝、钾、钠、镁、铁等金属的硅酸盐化合物。塑料中常用的云母粉有白云母和金云母两种,尤以白云母应用最多。作为塑料填充剂,可赋予制品优良的电绝缘性、抗冲击性、耐热性和尺寸稳定性,并可提高其耐湿性和抗腐蚀性。