Применение неметаллических минеральных наполнителей в индустрии пластмасс
Неметаллические минеральные наполнители обычно относятся к неметаллическим минеральным материалам, которые существуют в природе и искусственно добываются, обрабатываются и используются для улучшения прочности и различных свойств или для снижения затрат и добавляются к пластмассам.
Неметаллические минеральные наполнители делятся на: оксидные, гидроксидные, карбонатные (сульфитные), силикатные, углеродные и т. Д. Оксиды в основном включают: диоксид кремния, диатомит, оксид алюминия, диоксид титана, оксид железа, оксид цинка, оксид магния, порошок пемзы и т. д. Гидроксиды в основном включают: гидроксид алюминия, гидроксид магния, основной карбонат магния и так далее. Карбонаты в основном включают карбонат кальция, карбонат магния, доломит, основной карбонат натрия и алюминия и так далее. (Сульфит) в основном включает сульфат бария, сульфат аммония, сульфат кальция, сульфит кальция и так далее. Силикаты в основном включают тальк, глину, слюду, асбест, силикат кальция, монтмориллонит, бентонит, стеклянные шарики, стекловолокно и т. Д. Углерод в основном включает углеродную сажу, графит, полые углеродные сферы, углеродное волокно и т. Д. Кроме того, неметаллический минерал наполнители включают борат цинка, борат кальция, борат натрия, метаборат бария и титанат калия.
Основными технологиями модификации неметаллических минеральных наполнителей являются: химическая модификация поверхности, физическое покрытие поверхности, плазменная обработка поверхности, фазовая обработка растворителем, механическая химическая модификация, модификация поверхностной прививки, модификация реакцией осаждения, технология полимеризации in-situ.
Физические свойства и их эффекты
Удельная поверхность: чем больше удельная поверхность, тем лучше сродство между наполнителем и смолой, но тем труднее активировать поверхность наполнителя и тем выше стоимость.
Твердость: высокая твердость может улучшить износостойкость продукта, но это приведет к износу технологического оборудования.
Цвет: для производства большинства пластиков требуется как можно более высокий уровень Baidu.
Оптика: некоторые продукты могут использовать поглощение света для повышения температуры, например: пластиковые теплицы для сельского хозяйства.
Электричество: Конденсация или дробление на поверхности частиц приводит к разрыву и заряду валентных связей, вызывая неравномерное распределение частиц, чего следует избегать при реальном производстве.
Химические свойства и эффекты
Химический состав: влияет на коррозионную стойкость, структуру смолы и качественные свойства продукта. Различные типы наполнителей по-разному влияют на продукт, и разные наполнители выбираются в соответствии с необходимыми характеристиками продукта.
Термохимический эффект: высокомолекулярные полимеры легко горят, но большинство неорганических минеральных наполнителей добавляются в полимерную матрицу для снижения качества горючих веществ и задержки основного сгорания из-за их собственной непоследовательности.
Требования к характеристикам наполнителей: высокая химическая стабильность, хорошая термостойкость, хорошее диспергирование и смешивание с пластичной смолой, малое поглощение пластичной смолы, высокая чистота, нерастворимость в растворителях, хорошая стойкость к кислотам и щелочам и отсутствие влагопоглощения.
Роль наполнителей в пластмассах
- Карбонат кальция
Карбонат кальция в настоящее время является наиболее широко используемым порошковым наполнителем в индустрии пластмасс. Благодаря низкой цене, белому цвету и хорошей производительности тяжелый карбонат кальция может соответствовать требованиям к характеристикам пластмасс с наполнителем, и его дозировка значительно увеличивается.
- тальк
Порошок талька в пластмассах может улучшить жесткость и термостойкость пластмасс, а также может увеличить коэффициент пропускания света при скорости рассеяния пленки в пластмассах, а также оказывает блокирующее действие на инфракрасные лучи с длиной волны 7-25 мкм. Он был использован в функциональных пленках для улучшения ночного режима теплицы. Сохранение тепла и содействие росту сельскохозяйственных культур.
- Каолин
Каолин в ПВХ-материале кабеля может значительно улучшить электрическую изоляцию оболочки кабеля; в пластиковой пленке каолин лучше блокирует инфракрасное излучение, чем тальк, и используется для модификации сельскохозяйственных пленок; он также используется в полипропилене для изготовления сердцевинного агента для улучшения его механической прочности.
- Волластонит
Волластонит может использоваться в качестве армирующего пластика, может улучшать сопротивление истиранию и стабильность размеров пластиковых изделий, а также может улучшать огнезащитный эффект органических антипиренов.
- Слюда
Уникальная чешуйчатая структура слюды делает ее типичным армирующим наполнителем в пластмассах, который в основном используется для повышения жесткости, термостойкости и стабильности размеров пластмассовых изделий. Когда слюда используется в пластиковой пленке, ее коэффициент пропускания рассеянного света может быть значительно улучшен, что лучше, чем у других неорганических наполнителей.
- Гидроксид алюминия и гидроксид магния
Гидроксид алюминия и гидроксид магния выполняют три функции: наполнение, антипирен и подавление дыма в пластмассах; они также являются основными добавками для конвейерных лент из ПВХ, используемых в угольных шахтах, и часто наполнены эпоксидной смолой и ненасыщенными полиэфирными продуктами. При добавлении агента сумма может достигать более 40%.
Влияние различных наполнителей на пластические свойства
Представление | Силикат кальция | Слюда | Тальк | Графитовый | кварц |
Прочность на разрыв | + | 0 | |||
Прочность на сжатие | + | + | |||
Модуль упругости | ++ | ++ | + | + | |
Сила удара | - | - | - | - | |
Уменьшить тепловое расширение | + | + | + | + | |
Уменьшить усадку | + | + | + | + | + |
Теплопроводность | + | + | + | + | |
Термическая стабильность | + | + | + | ||
Электропроводность | + | ||||
Электроизоляция | + | ++ | + | ||
Термостойкость | + | + | + | + | |
Химическая стойкость | + | + | 0 | + | |
Износостойкость | + | + | + | ||
Скорость экструзии | + | ||||
Износ к машине | 0 | 0 | - | ||
Недорого | + | + | + | + | ++ |
(++ означает высокий КПД, + средний КПД, 0 недействительно, - обратный эффект)
Представление | Волластонит | Глина | Карбонат кальция | Черный карбон |
Прочность на разрыв | + | |||
Прочность на сжатие | + | |||
Модуль упругости | + | + | + | |
Сила удара | - | - | - | - |
Уменьшить тепловое расширение | + | + | + | + |
Уменьшить усадку | + | + | + | + |
Теплопроводность | + | + | ||
Термическая стабильность | + | |||
Электропроводность | + | |||
Электроизоляция | + | ++ | ||
Термостойкость | + | + | + | |
Химическая стойкость | + | |||
Устойчивость к истиранию | + | |||
Скорость экструзии | + | + | ||
Износ на станке | 0 | 0 | ||
Недорого | + | + | + |
(++ означает высокий КПД, + средний КПД, 0 недействительно, - обратный эффект)
Пластмассы с добавлением неметаллических минералов
Роль наполнителей в пластмассах
Снижение затрат: дешевые наполнители добавляются к пластмассам в качестве наполнителей для снижения затрат. Типичные примеры включают добавление больших количеств карбоната кальция к поливинилхлориду и полипропилену.
Улучшение механических свойств: по сравнению с полимерными смолами неметаллические минералы имеют более высокую твердость и модуль, а его активная поверхность может быть объединена с полимерными цепями, поэтому соответствующее добавление неметаллических минералов может эффективно улучшить пластическую твердость, модуль, прочность и другие характеристики. производительность машин.
Повышенная огнестойкость: неметаллические минералы обладают такими преимуществами, как хорошая термическая стабильность, низкая токсичность или нетоксичность, отсутствие агрессивных газов, отсутствие люфта при хранении, трудность осаждения, длительный огнезащитный эффект и т. Д., И они богатое сырье и низкие цены. Это по-прежнему простой и эффективный метод решения проблем огнестойкости, низкой дымности и низкой токсичности большого количества горючих инженерных пластмасс.
Повышенная стабильность: пластмассы используются в различных средах. Неметаллические минеральные наполнители могут повысить стабильность пластмасс, такую как термическая стабильность, электрическая стабильность, устойчивость к растворителям, а также устойчивость к световому и термическому старению.
Функция: после добавления большинства наполнителей пластиковые изделия имеют особые функции, которых у них не было раньше. Это связано с тем, что химический состав наполнителя играет важную роль. Например, добавление графита может повысить проводимость и износостойкость пластика.
Использование минеральных наполнителей в пластмассовых изделиях
пластиковые изделия | Тип используемого наполнителя | Добавление суммы (phr) | эффект |
Лента полипропиленовая | Карбонат кальция | 10~20 | Увеличить, отбелить, улучшить печатаемость |
Лента полипропиленовая | Карбонат кальция | 50~150 | Увеличивайте и увеличивайте коэффициент трения |
Полиэтиленовая пленка | Карбонат кальция | 40~50 | Инкрементальный и экологически чистый |
Полиэтиленовая труба | Карбонат кальция | 20~40 | Инкремент |
Труба полиэтиленовая намоточная, труба гофрированная | Тальк | 20~40 | Повышение жесткости |
Изделия из полипропилена, полученные литьем под давлением | Карбонат кальция, тальк | 40~50 | Замените АБС, сократите расходы |
Полиэтиленовая пленка для теплицы | Тальк, Каолин | 5~10 | Улучшить сохранение тепла |
Мешок для мусора полиэтиленовый | Карбонат кальция | 40~50 | Улучшить сжигание |
Поднос для закусок из полипропилена | Карбонат кальция | 200 | Снижение затрат и повышение стабильности |
Бампер | Тальк | 20~30 | Сохранение жесткости и повышение ударопрочности |
Запчасти для автомобилей и бытовой техники | Тальк | 30~50 | Повышение термостойкости |
ПВХ двери и окна профилированные материалы | Карбонат кальция | 10 | Повышение ударной вязкости и обрабатываемости |
Труба ПВХ | Карбонат кальция | 20~60 | снизить затраты |
ПВХ пеноматериал | Карбонат кальция | 30~80 | Снижайте затраты и улучшайте однородность |
Декоративная доска ПВХ | Карбонат кальция | 200 | снизить затраты |
Материал оболочки кабеля | Карбонат кальция | 10~15 | снизить затраты |
Искусственная кожа ПВХ | Карбонат кальция | 10~60 | Увеличение, снижение затрат |
Трос с сердечником силового кабеля | Карбонат кальция | 180~200 | снизить затраты |
Материал оболочки силового кабеля с высокой изоляцией | Кальцинированный каолин | 10~15 | Повышение прочности электроизоляции |
Полипропилен с высоким глянцем | Осажденный сульфат бария | 40~50 | Сохранение блеска пластиковой поверхности |
Безгалогенный малодымный материал оболочки кабеля | Гидроксид алюминия, гидроксид магния | 150 | Огнестойкий, противодымный |
Лопасти вентилятора двигателя для автомобилей и т. Д. | Слюда | 40~50 | Повышение термостойкости Корпуса и детали |
кондиционеров, телевизоров и др. | Карбонат кальция, тальк | 40~60 | Снижение затрат и повышение стабильности размеров |
Основная мотивация использования минеральных наполнителей - это снижение стоимости сырья для пластмассовых изделий, поэтому цена является основным фактором влияния. Наполнители с крупными частицами обычно дешевле, чем наполнители с мелкими частицами. Не все изделия из пластика подходят для использования минеральных наполнителей. Некоторые из них не подходят для использования, например прозрачные изделия; некоторые из них связаны с проблемами, вызванными использованием минеральных наполнителей, такими как увеличение веса и плохая окраска.
Чем меньше размер частиц неметаллического минерального наполнителя, тем лучше физические и механические свойства наполненного пластика при правильном использовании. Однако в пределах диапазона, допускаемого текущим техническим уровнем и условиями оборудования, размер частиц слишком мал, но его нелегко использовать, не только высокая цена.Это также влияет на текучесть процесса формования и механические свойства. пломбировочный материал.
Все больше внимания уделяется функциональности неметаллических минеральных наполнителей. Поэтому при разработке новых разновидностей минеральных наполнителей мы должны прежде всего подумать, какие новые функции он может привнести в пластические материалы.
Источник статьи: China Powder Network