加人塑料中旨在降低成本和(或)改善某些性能的組分稱為填充劑。填充劑大多為具有化學(xué)惰性的固體材料,也有稱為填料的。
填充劑的作用除降低成本外,還具有下列作用。如降低成型收縮率,提高剛性和模量調(diào)節(jié)樹脂粘度,改善著色效果,降低表面粗糙度,改善耐熱性、耐磨性、耐腐蝕性、自熄性及電絕緣性等。加人功能性填充劑還能賦予復(fù)合材料導(dǎo)電、導(dǎo)磁、壓電、導(dǎo)熱、防輻射等功能,但也會(huì)帶來一些不足,如流動(dòng)性降低,加工困難,影響透明性,增加密度,降低韌性等。
理想的填充劑應(yīng)具備下列條件:
(1)價(jià)格低廉,來源廣泛;
(2)容易分散,與樹脂有良好的濕潤(rùn)性;
(3)填充效果好,對(duì)其他性能如加工性能、韌性,影響不大;
(4)耐水性、耐油性、耐光性和耐化學(xué)腐蝕性好;
(5)吸油量小,不與樹脂和其它助劑發(fā)生有害反應(yīng);
(6)無毒、無異味、無污染。
填充劑的分類方法有多種:按化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為無機(jī)填充劑和有機(jī)填充劑兩大類。按外觀形態(tài)可分為粉狀、拉狀、片狀、條狀、中空或?qū)嵭奈⒅楹投嗫谞畹。按其主要功能可分為增量型、增?qiáng)型、增剛型、耐熱型、耐候型、耐磨型、低磨耗型、耐燃型、著色型、功能型等類。
1、 碳酸鈣
重質(zhì)型 由白堊、貝殼、石灰石等天然物質(zhì)經(jīng)機(jī)械粉碎而制得的,粒徑在2~10?m。近年利用濕法、球磨、氣流粉碎等,已使重質(zhì)碳酸鈣(滑石粉等也同樣)粒子加工得更細(xì)(<10?m),與輕質(zhì)者相近,使用后對(duì)塑料得加工性能及物理力學(xué)性能均不致有較大得下降。
輕質(zhì)型 由無機(jī)合成后沉降而得,粒徑在0.1?m以下作用 用于聚氯乙稀、聚烯烴等。提高制品耐熱性、硬度、降低收縮率、降低成本。遇酸易分解,故不宜用于耐酸制品中,細(xì)粒者,在制品中分散較好,但比容積較大,應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)帽砻嫣幚,使之在制品中分散良好?br />
2、 粘土、硅酸鹽類粘土、高嶺土(陶土、瓷土)、硅灰石基
來源由天然物質(zhì)精制,煅燒,粉碎得作用 用于聚氯乙稀、聚烯烴等,改善加工性能,降低收縮率,提高制品耐藥性、耐燃、耐水性及降低成本,煅燒陶土可提高制品介電性能。
3、 滑石粉
來源 由硅酸鎂研磨成,成片狀
作用 用于聚氯乙稀、聚烯烴等,提高制品剛性,尺寸穩(wěn)定性、高溫儒變性、耐化學(xué)腐蝕及降低摩擦因數(shù)。
4、 石棉
來源 由含鎂、鐵、鈣、鈉等的硅酸鹽制成,呈纖維狀
作用 用于聚氯乙稀、聚烯烴等,提高制品剛性,尺寸穩(wěn)定性、高溫儒變性,但因其毒性,近年使用量下降。
5、 云母
來源 由含鋁硅酸的鉀、鎂、鐵等鹽類制成,呈片狀
作用 用于聚氯乙稀、聚烯烴等,提高制品耐熱性、尺寸穩(wěn)定性、介電性能,多用于電絕緣制品中。
6、 炭黑
來源 由天然氣、石油不完全燃燒或熱裂解得。有接觸法、爐法、熱裂法等多類
作用 用于聚氯乙稀、聚烯烴等。常兼具著色劑、光屏蔽劑作用,以提高制品導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能。
7、 二氧化硅(白炭黑)
來源 沉淀法粒徑20~40nm,含水10%~14%,氣相法粒徑10~25nm,含水量<2%。
作用 用于聚氯乙稀、聚烯烴、不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂等。提高制品介電、抗沖擊性能,可作樹脂流動(dòng)性調(diào)節(jié)劑。
8、 硫酸鈣(石膏)、亞硫酸鈣
來源 由天然產(chǎn)物或化學(xué)法制得
作用 用于聚氯乙稀、丙烯酸類樹脂等,降低成本,提高制品尺寸穩(wěn)定性、耐磨性、用于“鈣塑”材料等。
9、金屬粉或纖維
來源 常用有鋁、古銅(銅鋅合金)鋅、銅、鋁等粉末。由熔融金屬噴霧或由金屬碎片機(jī)械粉碎得,近年來也用到銅、鋼、不銹鋼纖維等。
作用 用于各種熱塑性工程塑料、環(huán)氧樹脂等,提高塑料導(dǎo)電、傳熱、耐熱等性能。鉛粉可使塑料具有遮蔽 X或γ射線得作用。采用金屬纖維時(shí),除上述作用外,對(duì)制品物理力學(xué)性能當(dāng)有所改善。在使用金屬粉或纖維時(shí),應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)處理,以除去表面氧化層,使之具有良好得導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性能。
10、二硫化鉬、石磨
來源 由天然物精制或合成
作用 用于尼龍澆鑄制品等以改進(jìn)表面硬度,降低摩擦因數(shù),熱膨脹系數(shù),提高耐磨性。二硫化鉬用量可較石磨小。
11、聚四氟乙烯粉或纖維
來源 合成作用 用于聚氯乙稀、聚烯烴及各種熱塑性工程塑料,提高制品耐磨性,潤(rùn)滑性和極限PV值。
12、中空微球
來源 由無機(jī)或有機(jī)材料經(jīng)熔融噴射,揮發(fā)性成分氣化、發(fā)泡、熔融分解等形成。再是由粉煤灰中的帶色中空玻璃微球分離清洗得到。
用途 相對(duì)密度低、耐熱、耐蝕、隔熱、介電、隔音用在有這些需要的產(chǎn)品中,作為工程材料。粉煤灰還可以降低成本。