Aplikasi pengisi mineral non-logam dalam industri plastik
Pengisi mineral non-logam umumnya mengacu pada bahan mineral non-logam yang ada di alam dan ditambang secara artifisial, diproses dan digunakan untuk meningkatkan kekuatan dan berbagai sifat, atau untuk mengurangi biaya, dan ditambahkan ke plastik.
Pengisi mineral non-logam dibagi menjadi: oksida, hidroksida, karbonat, (sulfit), silikat, karbon, dll. Oksida terutama meliputi: silikon dioksida, tanah diatom, aluminium oksida, titanium dioksida, oksida besi, seng oksida, magnesium oksida, bubuk apung, dll. Hidroksida terutama meliputi: aluminium hidroksida, magnesium hidroksida, magnesium karbonat dasar dan sebagainya. Karbonat terutama meliputi kalsium karbonat, magnesium karbonat, dolomit, natrium aluminium karbonat dasar dan sebagainya. (Sulfite) terutama mencakup barium sulfat, amonium sulfat, kalsium sulfat, kalsium sulfit dan sebagainya. Silikat terutama meliputi bedak, tanah liat, mika, asbes, kalsium silikat, montmorillonit, bentonit, manik-manik kaca, serat kaca, dll. Karbon terutama mencakup karbon hitam, grafit, bola berongga karbon, serat karbon, dll. Selain itu, mineral non-logam pengisi termasuk seng borat, kalsium borat, natrium borat, barium metaborat, dan kalium titanat.
Teknologi modifikasi utama pengisi mineral non-logam adalah: modifikasi kimia permukaan, pelapisan fisik permukaan, perawatan permukaan plasma, perawatan fase pelarut, modifikasi kimia mekanis, modifikasi cangkok permukaan, modifikasi reaksi pengendapan, teknologi Polimerisasi in-situ.
Sifat fisik dan efeknya
Luas permukaan spesifik: Semakin besar luas permukaan spesifik, semakin baik afinitas antara pengisi dan resin, tetapi semakin sulit untuk mengaktifkan permukaan pengisi dan semakin tinggi biayanya.
Kekerasan: Kekerasan tinggi dapat meningkatkan ketahanan aus produk, tetapi akan memakai peralatan pemrosesan.
Warna: Sebagian besar produksi plastik membutuhkan Baidu setinggi mungkin.
Optik: Beberapa produk dapat menggunakan penyerapan cahayanya untuk meningkatkan suhu, seperti: rumah kaca plastik pertanian.
Listrik: Kondensasi atau penghancuran pada permukaan partikel menyebabkan ikatan valensi putus dan bermuatan, menyebabkan distribusi partikel yang tidak merata, yang harus dihindari dalam produksi aktual.
Sifat dan efek kimia
Komposisi kimia: Mempengaruhi ketahanan korosi, struktur resin dan sifat kualitatif produk. Jenis pengisi yang berbeda memiliki efek yang berbeda pada produk, dan bahan pengisi yang berbeda dipilih sesuai dengan karakteristik produk yang dibutuhkan.
Efek termokimia: Polimer bermolekul tinggi mudah terbakar, tetapi sebagian besar pengisi mineral anorganik ditambahkan ke matriks polimer untuk mengurangi kualitas bahan mudah terbakar dan menunda pembakaran dasar karena inkonsistensinya sendiri.
Persyaratan kinerja untuk pengisi: stabilitas kimia yang tinggi, ketahanan panas yang baik, dispersi dan pencampuran yang baik dalam resin plastik, penyerapan resin plastik yang kecil, kemurnian tinggi, tidak larut dalam pelarut, ketahanan asam dan alkali yang baik, dan tidak ada penyerapan air.
Peran pengisi dalam plastik
- Kalsium karbonat
Kalsium karbonat saat ini merupakan pengisi bubuk yang paling banyak digunakan dalam industri plastik. Karena harganya yang rendah, warna putih, dan kinerja pemrosesan yang baik, kalsium karbonat berat dapat memenuhi persyaratan kinerja plastik yang diisi, dan dosisnya sangat meningkat.
- bedak talek
Bedak talek dalam plastik dapat meningkatkan kekakuan dan ketahanan panas plastik, dan dapat meningkatkan transmisi cahaya tingkat hamburan film dalam plastik, dan memiliki efek pemblokiran pada sinar inframerah dengan panjang gelombang 7-25μm. Ini telah digunakan dalam film fungsional untuk meningkatkan malam hari rumah kaca. Pelestarian panas dan mendorong pertumbuhan tanaman.
- Kaolin
Kaolin dalam bahan kabel PVC dapat secara signifikan meningkatkan isolasi listrik selubung kabel; dalam film plastik, kaolin memiliki efek penghambatan inframerah yang lebih baik daripada bedak, dan digunakan untuk modifikasi film pertanian; itu juga digunakan untuk polypropylene untuk membuat Agen inti untuk meningkatkan kekuatan mekaniknya.
- Wollastonit
Wollastonite dapat digunakan sebagai penguat plastik, dapat meningkatkan ketahanan abrasi dan stabilitas dimensi produk plastik, dan dapat meningkatkan efek penghambat api organik penghambat api.
- Mika
Struktur serpihan mika yang unik menjadikannya pengisi penguat khas dalam plastik, yang terutama digunakan untuk meningkatkan kekakuan, ketahanan panas, dan stabilitas dimensi produk plastik. Ketika mika digunakan dalam film plastik, transmisi cahaya yang tersebar dapat sangat ditingkatkan, yang lebih baik daripada pengisi anorganik lainnya.
- Aluminium Hidroksida dan Magnesium Hidroksida
Aluminium hidroksida dan magnesium hidroksida memiliki tiga fungsi pengisian, tahan api dan penekan asap dalam plastik; mereka juga merupakan aditif utama untuk sabuk konveyor PVC yang digunakan di tambang batu bara, dan sering diisi dengan resin epoksi dan produk poliester tak jenuh. Menambahkan agen, jumlahnya bisa mencapai lebih dari 40%.
Pengaruh berbagai pengisi pada sifat plastik
| Pertunjukan | Kalsium silikat | Mika | Talek | Grafit | kuarsa |
| Kekuatan tarik | + | 0 | |||
| Kekuatan tekan | + | + | |||
| Modulus elastisitass | ++ | ++ | + | + | |
| Kekuatan benturan | – | – | – | – | |
| Kurangi ekspansi termal | + | + | + | + | |
| Mengurangi penyusutan | + | + | + | + | + |
| Konduktivitas termal | + | + | + | + | |
| Stabilitas termal | + | + | + | ||
| Konduktivitas | + | ||||
| Isolasi listrik | + | ++ | + | ||
| Tahan panas | + | + | + | + | |
| Ketahanan kimia | + | + | 0 | + | |
| Ketahanan aus | + | + | + | ||
| Tingkat ekstrusi | + | ||||
| Keausan pada mesin | 0 | 0 | – | ||
| Murah | + | + | + | + | ++ |
(++ berarti efisiensi tinggi, + efisiensi sedang, 0 tidak valid, efek terbalik)
| Pertunjukan | Wollastonit | Tanah liat | Kalsium karbonat | Karbon hitam |
| Kekuatan tarik | + | |||
| Kekuatan tekan | + | |||
| Modulus elastisitas | + | + | + | |
| Kekuatan benturan | – | – | – | – |
| Kurangi ekspansi termal | + | + | + | + |
| Mengurangi penyusutan | + | + | + | + |
| Konduktivitas termal | + | + | ||
| Stabilitas termal | + | |||
| Konduktivitas | + | |||
| Isolasi listrik | + | ++ | ||
| Tahan panas | + | + | + | |
| Ketahanan kimia | + | |||
| Ketahanan abrasi | + | |||
| Tingkat ekstrusi | + | + | ||
| Kenakan pada mesin | 0 | 0 | ||
| Murah | + | + | + |
(++ berarti efisiensi tinggi, + efisiensi sedang, 0 tidak valid, efek terbalik)
Plastik dengan mineral non-logam ditambahkan
Peran pengisi dalam plastik
Pengurangan biaya: pengisi murah ditambahkan ke plastik sebagai pengisi untuk mengurangi biaya. Contoh-contoh representatif meliputi penambahan sejumlah besar kalsium karbonat ke polivinil klorida dan polipropilena.
Meningkatkan sifat mekanik: Dibandingkan dengan resin polimer, mineral non-logam memiliki kekerasan dan modulus yang lebih tinggi, dan permukaan aktifnya dapat dikombinasikan dengan rantai polimer, sehingga penambahan mineral non-logam yang tepat dapat secara efektif meningkatkan kekerasan plastik, modulus, kekuatan, dan lainnya. kinerja mesin.
Peningkatan kinerja tahan api: mineral non-logam memiliki keunggulan stabilitas termal yang baik, toksisitas rendah atau non-toksisitas, tidak ada gas korosif, tidak bermain selama penyimpanan, sulit untuk mengendap, efek tahan api tahan lama, dll., dan mereka memiliki bahan baku yang melimpah dan harga yang murah. Ini masih merupakan metode yang sederhana dan efektif untuk memecahkan masalah penghambatan api, asap rendah dan toksisitas rendah dari sejumlah besar plastik rekayasa yang mudah terbakar.
Peningkatan stabilitas: Plastik digunakan di berbagai lingkungan. Pengisi mineral non-logam dapat meningkatkan stabilitas plastik, seperti stabilitas termal, stabilitas listrik, ketahanan pelarut, dan ketahanan penuaan cahaya dan termal.
Fungsi: Setelah menambahkan sebagian besar pengisi, produk plastik memiliki fungsi khusus yang tidak mereka miliki sebelumnya. Hal ini karena komposisi kimia bahan pengisi memegang peranan penting. Misalnya, menambahkan grafit dapat meningkatkan konduktivitas dan ketahanan aus plastik.
Penggunaan pengisi mineral dalam produk plastik
| produk plastik | Jenis pengisi yang digunakan | Menambahkan jumlah (phr) | memengaruhi |
| Pita polipropilen | Kalsium karbonat | 10~20 | Meningkatkan, memutihkan, meningkatkan kemampuan cetak |
| Tali polipropilen | Kalsium karbonat | 50~150 | Meningkatkan dan meningkatkan koefisien gesekan |
| Film polietilen | Kalsium karbonat | 40~50 | Inkremental dan ramah lingkungan |
| Pipa polietilen | Kalsium karbonat | 20~40 | Kenaikan |
| Pipa berliku polietilen, pipa bergelombang | Bedak | 20~40 | Meningkatkan kekakuan |
| Produk cetakan injeksi polipropilen | Kalsium karbonat, bedak talek | 40~50 | Ganti ABS, kurangi biaya |
| Film Rumah Kaca Polietilena | Bedak, Kaolin | 5~10 | Meningkatkan pelestarian panas |
| Kantong sampah polietilen | Kalsium karbonat | 40~50 | Tingkatkan pembakaran |
| Nampan makanan ringan polipropilen | Kalsium karbonat | 200 | Mengurangi biaya dan meningkatkan stabilitas |
| Bumper | Bedak | 20~30 | Pertahankan kekakuan dan tingkatkan ketahanan benturan |
| Suku cadang mobil dan peralatan rumah tangga | Bedak | 30~50 | Meningkatkan ketahanan panas |
| Bahan profil pintu dan jendela PVC | Kalsium karbonat | 10 | Meningkatkan ketangguhan dan membentuk kemampuan proses |
| pipa pvc | Kalsium karbonat | 20~60 | mengurangi biaya |
| Bahan busa PVC | Kalsium karbonat | 30~80 | Mengurangi biaya dan meningkatkan keseragaman |
| Papan dekoratif PVC | Kalsium karbonat | 200 | mengurangi biaya |
| Bahan selubung kabel | Kalsium karbonat | 10~15 | mengurangi biaya |
| Kulit buatan PVC | Kalsium karbonat | 10~60 | Tingkatkan, kurangi biaya |
| Tali inti kabel listrik | Kalsium karbonat | 180~200 | mengurangi biaya |
| Bahan selubung kabel daya isolasi tinggi | Kaolin yang dikalsinasi | 10~15 | Meningkatkan kekuatan isolasi listrik |
| Polipropilena mengkilap tinggi | Barium sulfat yang diendapkan | 40~50 | Pertahankan kilap permukaan plastik |
| Bahan selubung kabel rendah asap bebas halogen | Aluminium hidroksida, magnesium hidroksida | 150 | Tahan api, penindasan asap |
| Bilah kipas motor untuk mobil, dll. | Mika | 40~50 | Meningkatkan ketahanan panas |
| Kasing dan bagian dari AC, televisi, dll. | Kalsium karbonat, bedak talek | 40~60 | Kurangi biaya dan tingkatkan stabilitas dimensi |
Motivasi utama untuk menggunakan pengisi mineral adalah untuk mengurangi biaya bahan baku untuk produk plastik, sehingga harga adalah faktor utama yang mempengaruhi. Pengisi ukuran partikel kasar cenderung lebih murah daripada pengisi ukuran partikel halus. Tidak semua produk plastik cocok untuk penggunaan bahan pengisi mineral. Beberapa tidak cocok untuk digunakan, seperti produk transparan; beberapa disebabkan oleh masalah yang disebabkan oleh penggunaan pengisi mineral, seperti penambahan berat badan dan pewarnaan yang buruk.
Semakin kecil ukuran partikel pengisi mineral non logam, semakin baik sifat fisik dan mekanik plastik pengisi bila digunakan dengan benar. Namun, dalam kisaran yang diizinkan oleh tingkat teknis dan kondisi peralatan saat ini, ukuran partikel terlalu kecil, tetapi tidak mudah digunakan, tidak hanya harganya yang tinggi, tetapi juga mempengaruhi fluiditas proses pencetakan dan sifat mekanik dari bahan pengisi.
Semakin banyak perhatian diberikan pada fungsionalitas pengisi mineral non-logam. Oleh karena itu, ketika mengembangkan varietas baru pengisi mineral, pertama-tama kita harus mempertimbangkan fungsi baru apa yang dapat dibawanya ke bahan plastik.
Sumber artikel: Jaringan Bubuk China