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嘉峪检测网 2022-10-11 19:58
一、填料在树脂中的作用
填料是指被填充于其他物体中的物料,是在高分子材料中用量最大的添加剂,在整个配方中起到提升材料整体性能的作用。主要作用:
Ø 降低成型制品的收缩率,提高产品的尺寸稳定性、表面光洁度、平滑性等;
Ø 能有效地调解树脂粘度,提高材料的加工性能;
Ø 能改善材料的性能,满足不同场景材料的性能需求,比如提升耐磨、提高硬度、改善导电性、导热性等;
Ø 提高颜料的着色效果,改善产品外观;
Ø 功能性填料,起到改善介电性能或者光稳定性、耐化学腐蚀性等功能作用;
Ø 达到增容效果,减少树脂用量,降低材料成本,提升产品竞争力。
二、不同填料对热塑性树脂流动性的影响
塑料的成型加工大多是利用塑料在粘流态下的变形与流动实现的。塑料的流动性是衡量塑料成型加工难易的一项指标。流动性好,塑料熔体容易充模,能获得大型薄壁和复杂的塑件,流动性差,塑料在加工成型过程中操作难度较大。一般来讲,无机填料的加入都会降低塑料的流动性,而带来其他物性指标的提升,所以在加入填料来提升材料的性能时,须要考虑添加量对加工性能的影响,使塑料能满足加工要求。
随着材料行业的不断发展,无机填料的种类越来越多。常用的无机填料有玻璃纤维、碳酸钙、滑石粉、云母等,但是不同的无机填料对树脂的流动性影响不同,下面是根据不同填料的特点进行分析:
Ø 形状
从显微镜下可以观察到不同的填料其形状不同。可以很直观的判别出其流动性的差异,圆球状的流动性最好,棒状的次之,片状和不规则形状的最差。因为球形材料具有各向同性,分散在树脂中时,施加外力时其运动能力不受限,相比于其他形状的填料具有更好的流动性。
图1 不同无机填料的形状
Ø 吸油值
吸油值是衡量填料对树脂粘度影响的一个重要指标,相同的添加量吸油值越大,体系的粘度越大,而粘度的大小与树脂的流动性密切相关,粘度越大其流动性越差。从下表中的数据可以看出,在相同的添加体积下,空心玻璃微珠的吸油值最低,即添加到树脂中对体系粘度影响小,流动性相对较好。
表1 不同填料的吸油值对比
Ø 分散性
填料在树脂中分散的越均匀其流动性越好,因为分散不均时导致部分体系粘度增大,使得流动性变差。在相同的工艺下,其形状的不同达到相同分散效果所用的时间也不同,比如圆球状的因为其各向同性,在受到外力时更容易分散,而棒状或者片状需更长的时间分散,不规则形状的因为吸油值高、自团聚等更难分散。
Ø 颗粒的大小
填料的颗粒大小对流动性的影响与吸油值有一定关系,颗粒越小其吸油值越高,比如平均粒径低于5μm时具有高比表面积和吸油值,在相同的加入体积量时体系粘度变大,使得流动性下降。所以颗粒直径越大,表面越光滑,其对流动性的影响越小,但颗粒越大对材料的物性影响越大,一般在60μm以下比较适宜。
三、空心玻璃微珠对树脂的流动性影响
空心玻璃微珠是微米级空心光滑的正球体(如图2)。正球形的结构在树脂中起到“滚轴”的作用流动性更好;
吸油值低(0.3-0.6g/ml),与其他填料相比,相同的体积添加量下粘度更低,使得树脂具有更好的流动性;
各项同性的特点使其在树脂中更容易分散均匀,粘度均一,树脂的流动性更好;
在热塑性树脂中使用粒径在10-60μm的空心玻璃微珠,体系粘度影响弱,树脂的物性影响小。
图2 圣莱特空心玻璃微珠
(左图显微镜观察、右图为扫描电镜观察)
空心玻璃微珠对聚丙烯树脂的熔融指数和密度的影响(图3)。从图3可以看出,随着空心玻璃微珠在树脂体系中体积添加量不断增大,材料密度不断下降,其熔融指数也相应下降。
图3 不同体积空心玻璃微珠对聚丙烯树脂中的熔融指数和密度的影响
(所用微珠为圣莱特HS46产品)
本实验是在没有添加促进树脂流动性的助剂的条件下进行的,通过本实验数据建立的趋势曲线,可以看出空心玻璃微珠的添加量对材料密度和熔融指数的影响关系,可以作为空心玻璃微珠对树脂流动性影响的参考。
来源:Internet