通常生产塑料制品的原料是采用纯树脂, 如PE, PP, ABS等直接加工成型. 随着科技发展, 对塑料制品材料性能提出更高的要求, 纯树脂显得力不从心, 开发大量新品种树脂也不现实. 因此, 通过在纯树脂中添加其它材料如非金属, 金属或有机材料, 可以提升塑料树脂的各类性能, 以达到所需要的技术指标或者提高性价比, 这就诞生了一个新行业: 塑料填充改性. 塑料填充改性行业和非金属矿, 粉体加工, 粮食加工, 木材加工, 超细粉碎等行业结合起来, 促进了塑料加工行业的发展. 进入二十一世纪以来, 围绕现代塑料加工行业, 以少数几种塑料树脂为主, 通过添加各种助剂, 改性剂和填充剂, 在层出不穷的塑料成型加工机械配合下, 塑料制品行业已经渗透到农业, 工业, 国防, 建筑, 日用, 医疗, 航空航天等社会生活的各个领域, 几乎无所不包.
1, 填充剂的定义
ASTM(美国材料试验学会)把填充剂定义为 '为改进强度和各种性质,或者为降低成本而在塑料中添加的较为惰性的物质. ' 因此, 塑料的填料往往选择非金属矿物. 他们泛指由地质作用所形成的, 一般为结晶态的天然非金属化合物或单质, 具有均匀且相对固定的化学成份和确定的晶体结构;在一定物理化学条件下保持稳定, 是组成岩石和矿石的基本单元. 一般为无机物, 有时也包括矿物燃料如煤. 顾名思义, 塑料用非金属矿物填料通常可认为是大自然中存在被人工开采, 加工利用具有上述定义性质的并被添加在塑料中的非金属矿物材料, 通常被制成粉体.
2, 填充剂的基本性质
在塑料加工及使用过程中保持化学性质和物理形态的稳定;
改善树脂的某些性能: 提高刚性, 提高耐热性, 提高电绝缘性;
改善耐候性, 增加尺寸稳定性;
着色力, 导热性, 导电性, 阻燃性;
价格低廉.
3, 填充剂的基本要求
化学性质稳定, 相对纯度高, 杂质含量低;
颜色尽量为白色或浅色, 不含铁等易加热变黄的杂质;
不对塑料制品的理化性能指标产生严重损害;
容易分散和混合, 粒度适当;
吸油值相对较低, 对加工性无大影响;
有合适的晶型结构;
有较低的莫氏硬度;
与树脂相比有相对便宜的价格.
4, 填充剂的分类
根据其来源通常分为矿物性, 植物性填料和工业性填充剂. 后者可分为合成型和废渣型.
根据其形状分为粉末状, 球状, 片状, 柱状, 针状及纤维状填充剂.
根据其效能分为增量型, 补强型及功能型填充剂.
根据其化学组成分为无机填充剂和有机填充剂.
将塑料中应用较多的填充剂按化学成份进行分类如下:
氧化物: 二氧化硅, 硅藻土, 氧化铝, 二氧化钛, 氧化铁, 氧化锌, 氧化镁, 三氧化二锑, 高铁酸钡, 高铁酸锶, 氧化铍, 氧化铝纤维.
氢氧化物: 氢氧化铝, 氢氧化镁, 盐基性碳酸镁.
碳酸盐: 碳酸钙碳酸镁, 白云石, 碱式碳酸纳铝.
(亚)硫酸盐: 硫酸钡, 硫酸钙, 硫酸铵, 亚硫酸钙.
硅酸盐: 滑石粉, 粘土, 云母, 石棉, 硅酸钙, 蒙脱土, 膨润土, 玻璃微珠, 玻纤.
碳素: 炭黑, 石墨, 碳素中空球, 碳纤维.
其它: 硼酸锌, 硼酸钙, 硼酸纳, 偏硼酸钡, 钛酸钾.
有机物: 木粉, 竹粉, 稻草, 麦杆, 花生壳, 淀粉, 布, 纸, 纸浆, 人造纤维, 合成纤维等.
5, 无机填充剂对制品性能的影响规律:
比重随填料的加入量增加而增大.
表面硬度随填料的加入量增加而增大.
刚性随填料的加入量增加而增大.
抗弯强度随填料的加入量增加而下降.
断裂伸长率随填料的加入量增加而下降.
表面光泽度随填料的加入量增加而下降.
冲击强度随填料的加入量增加一般为下降;如填料外型为针状, 纤维状, 则一般为增强.
耐温性随填料的加入量增加而增大.
6, 有机填充剂对制品性能的影响规律:
通常有机型填充剂的加入对塑料物理机械性能的影响很大, 暂时还没有找到普遍规律(有时对化学性能也有影响), 大致有如下几点共性:
制品的比重随填料的加入量增加而减小.
制品表面光泽度随填料的加入量增加而下降.
制品的冲击强度随填料的加入量增加一般为上升;特别当粉料外型为针状, 纤维状时, 一般为增强.
7, 实际应用时要求填充剂的特性:
粒径及粒径分布.
晶型结构.
吸油性.
分散性.
粘度特性.
刚性与硬度.
电气性能.
1)制品化学稳定性高, 耐热性好, 在加工温度不分解, 不影响塑料树脂原有的物理机械性能. 例添加后引起制品因弯曲, 拉伸而产生的泛白现象要小.
2)制品与其它加工助剂混合后不发生化学反应.
3)制品在塑料树脂中分散混合性好, 不影响加工性能, 对设备磨损小.
4)制品吸油量和吸收塑料树脂量小.
5)制品不含促进树脂加速分解的杂质.
6)制品不溶于水, 油脂, 一切溶剂, 不吸潮, 不含结晶水(阻燃剂除外), 耐酸耐碱.
7)制品填料粉体外观色泽均匀, 粒径粗细一致.
8)制品价廉并且来源丰富, 稳定, 不同批量填料之间的质量波动要小.