共混填料.ppt

第八章 填充改性及纤维增强复合材料 4.1填充改性的定义：填充改性是指在聚合物基体中添加与基体在组成和结构上不同的固体添加物，从而使聚合物的性能得到改善或成本降低的改性方法。所添加的固体添加物=填料 填充一词有增量的含义。目前降低成本及改善性能 改善性能 增强或改善加工性能 提高耐热性或耐候性 改善质感 阻燃或抗静电 4.1.1填料的定义、分类与性能 定义： 一种无机的或有机的，具有一定几何形状的固体物质； 通常不与基体树脂发生化学反应； 在体系中的质量分数应不低于5%。分类： 按化学成分划分：有机无机 按作用划分：普通功能 按几何形状划分：粉状、粒状、块状、 片状、 纤维状 美国学者Hurlbut将填料的化学组成按氧化物、盐、单质和有机物四大类进行分类： 对填料的粒径的要求 适宜 小：有利于提高力学性能 过小：分散困难，对加工设备要求高，粉碎费用或制备费用高 粒径表示方法：平均粒径 μm或目数（筛孔数/in2） 超细或纳米填充剂，可用比表面积表征其细度 表面形态与性质： 填料的比表面积：单位质量填料的表面积 m2/g， 与树脂的亲和性，表面活化处理的难易 颗粒越小，S越大，越容易凝聚 S一定，表面能越大，越容易凝聚 表面处理的目的：降低表面能 填料的物理性质： 密度 真实密度：与来源的矿物一致 表观密度：相差很大，有轻重之分 吸油值 当填料与增塑剂等液体助剂同时使用时，填料会将增塑剂优先吸附，降低其对树脂的增塑效果。使用时必须注意。 硬度 硬度过大，磨损设备：普通挤出机。硬度大可提高制品耐磨性。 莫氏硬度是指材料之间彼此刻痕能力的相对比较。手指甲的莫氏硬度为2。 应用： 电性能 金属是电的良导体填充量不大时，基体树脂包裹着金属颗粒，电性能变化不大；填充量大到金属粒子互相接触的程度（或在一定的电压下，形成导电网络时， 体积电阻率明显下降）如用碳纤维填充的复合材料非金属矿物制成的填料都是电的绝缘体，所含水分及表面静电，也会对电性能产生影响。 应用：导电或抗静电材料。 光学性能 希望是无色的，至少为白色，白度越高越好 紫外线吸收剂：炭黑、石墨； 红外线：云母、高岭土、滑石粉—有效降低红外线的透过率，提高棚膜的保温效果。 透明性 如果填料的折射率是单一的，并与基体塑料的折射率相近，而且填料表面与树脂结合良好，则此种填料将不影响基体塑料的透明性。这种情况仅适用于玻璃粉末或具有各向同性的晶体粉末。 有的晶体有两个以上的折射率，使材料显灰色 两者折射率有显著差异，有明显的折光效果。 磁性能 磁粉材料有 铁氧体：Fe2O3为主+Zn、Mg、Ba、Sn、Pb等的氧化物或碳酸盐，制成粉末。例：钡铁氧体（BaO? 6 Fe2O3） 稀土 用途：冰箱密封条：武永光 热性能 降低燃烧值：塑料包装袋加入30%碳酸钙，有利于焚烧时烧透，不粘焚烧设备。 作为阻燃剂或辅助阻燃剂使用，如氢氧化铝、氢氧化镁等。 4.1.2 常用填料： 碳酸盐： CaCO3 ，按视密度（g/mL）分为： 重质碳酸钙—天然矿石磨碎而成，视密度1.2～1.9，真实密度2.6～2.94 g/cm3 轻质碳酸钙—化学法生产的沉淀碳酸钙，视密度＞2.5，真实密度2.4～2.6g/cm3 活性碳酸钙：经表面处理过的碳酸钙。又称活性钙或活化钙。美国称之为Surface Coated Calcium Carbonate或Activated Calcium Carbonate;日本称之为“白艳华”，超细粒径的白艳华具有半补强或补强作用，是橡胶的填充剂。 作为填料的优势： 价格低廉 无毒、无刺激性、无味 色泽好、白，对其它颜色的干扰小，易着色 硬度低，对加工设备的磨损低 化学稳定，属惰性填料，热分解温度为800℃以上 易干燥，水分易除去，无结晶水 在塑料中的应用 作用： 增量，降低成本 提高耐热性 改进散光性，起到遮光或消光作用 改善电镀性或印刷性能 减少制品尺寸收缩率，提高尺寸稳定性 棒状納米CaCO3，放大3萬倍 球状納米CaCO3，放大5萬倍 硅酸盐 滑石与滑石粉 含水的、具有层状结构的硅酸盐矿物。Mg3(Si4O10)(OH)2 密度2.7～2.8 g/cm3 硬度：莫氏硬度=1，是矿物填料中最小的一种，有柔软滑腻感。 颜色：白、灰绿、奶白、淡红、浅蓝、浅灰等，有珍珠或脂肪光泽。 结构：层状结构。相邻两层靠微弱的范德华力结合。在外力作用下易产生滑移或相互脱离。颗粒基本结构是片状或鳞片状。 作用 增强性填料，提高材料的刚度和高温下抗蠕变的性能； 显著提高耐热性； 特有的薄膜光学性能，具有一定的散光、阻隔红外线功能，价格低廉 高岭土： 一种粘土，水和硅酸铝矿物质。Al2O3-2SiO2·2H2O 结构：双层水和硅酸铝，一层是二氧化硅，一层是