Какие факторы влияют на модификацию пластиковых наполнителей?

В целом, на эффект модификации наполненных модифицированных пластиков оказывают влияние форма наполнителя, размер частиц, структура поверхности, обработка поверхности, распределение наполнителя по штабелям, условия процесса и оборудование.

1. Форма наполнителя

Форму наполнителя можно в целом классифицировать как сферическую, гранулированную, столбчатую, чешуйчатую, волокнистую и полые микросферы. Форма наполнителя оказывает сильное влияние на эффект модификации наполнения. За исключением сферических и полых микросфер, все другие формы наполнителей показывают анизотропию, и чем больше соотношение сторон этих анизотропных наполнителей, тем лучше механические и термические свойства.

Вообще говоря, наполнители с большим соотношением сторон, такие как волокнистые, столбчатые и чешуйчатые, полезны для повышения механической прочности композитных материалов и поэтому иногда называются армирующими агентами, но эти наполнители могут влиять на формовочные и технологические свойства модифицированных материалов; наполнители с малым соотношением сторон, такие как сферические и гранулированные, могут улучшать формовочные и технологические свойства, но могут снижать механическую прочность материалов.

Использование многокомпонентного наполнителя может преодолеть вышеуказанные недостатки, такие как добавление порошка чешуйчатой ​​слюды в смолу ПВХ, жесткость увеличилась, а ударная вязкость снизилась, затем добавление армирования CaCO3 ниже 1 мкм может предотвратить снижение ударной вязкости. Если используются порошковый наполнитель и волокнистый наполнитель, механические свойства модифицированных продуктов могут быть сбалансированы, стекловолокно плюс неорганический минеральный порошковый наполнитель или углеродное волокно плюс гидроксид алюминия и т. д. могут сбалансировать эксплуатационные характеристики модифицированных материалов.

Добавьте 15–20% EPDM и 15–25% CaCO3 в полипропилен, и материал приобретет отличную ударную вязкость и стойкость к низким температурам, его можно использовать при производстве важных деталей автомобилей.

При добавлении к ПВХ-смоле 25–35% асбестовых волокон и 15–35% CaCO3 материал можно использовать для производства пластиковой асбестовой напольной плитки.

2. Размер частиц наполнителя

Размер частиц наполнителя может быть выражен либо в терминах фактического размера (мкм), либо в терминах числа ячеек сита, через которое он проходит. Число ячеек относится к числу отверстий на квадратный дюйм ячеек сита, которое равно 200, если число отверстий равно 200. Соотношение между ячейкой и микроном (мкм) следующее: Диаметр сита = 15400 мкм/ячейка сита.

Размер частиц наполнителя оказывает большое влияние на эксплуатационные характеристики наполненного композита. В общем, чем меньше размер частиц наполнителя в определенном диапазоне дозировки, тем больше удельная площадь поверхности, тем больше адсорбция полимерных молекул на наполнителе (из-за большой площади контакта), тем прочнее смола связана с интерфейсом наполнителя и тем больше улучшение жесткости, прочности на разрыв, ударной вязкости, размерной стабильности и внешнего вида материала.

В частности, прочность на растяжение и ударная вязкость, когда размер частиц наполнителя больше, оба показателя падают; когда размер частиц мал до определенного значения, оба показателя повышаются, но с увеличением количества наполнителя до предельного значения, то есть начинают снижаться; размер предельного значения, то есть наибольшего количества наполнителя и размера частиц, чем больше размер частиц, тем выше предельное значение.

Чем меньше размер частиц наполнителя, если он может быть равномерно диспергирован, тем лучше механические свойства материала наполнителя; но чем меньше размер частиц, тем сложнее добиться его равномерного распределения, что требует большего количества добавок и лучшего оборудования для обработки, и чем мельче частицы, тем выше требуемые затраты на обработку, поэтому мы должны выбирать наполнитель с соответствующим размером частиц в соответствии с потребностями использования.

В таблице 2-10 показаны механические свойства материала с различным размером частиц карбоната кальция, при одинаковом процессе грануляции, в одной и той же марке ПЭВП, наполненного 25% (массовая доля) карбоната кальция.

Из конкретных данных в Таблице 2-10 видно, что бикарбонат 1250 меш дает наилучшие результаты, за ним следует 800 меш. С точки зрения соотношения производительности материала и цены целесообразно использовать бикарбонат 800–1250 меш.

Если же линия индикаторапроизводство пластиковой пленки, размер частиц карбоната кальция не должен превышать 1250 меш, крупные частицы не только влияют на механические свойства пленки, но и вызывают трудности при экструзии с раздувом пленки. Для сверхтонких наполнителей, таких как наноматериалы, размер частиц может составлять около 10 нм. Сверхтонкие наполнители обеспечивают очень эффективный способ модификации материалов, который может улучшить как жесткость, так и прочность материала. Распределение размеров частиц наполнителя влияет на его распределение в системе наполнения. Когда распределение размеров частиц широкое, оно неравномерно распределяется в системе наполнения, тем самым влияя на производительность системы наполнения.