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汽车料常用助剂及填充料
汽车塑料主要助剂及填料
除了塑料树脂以外,在绝大多数汽车塑料制品还需要加入其他成分,一些常用的添加剂是必需的组分。
最常用的添加剂是用来抗光老化和热老化的防老剂;用于减轻重量、降低成本、增加空隙度的发泡剂;用于增加美观度、着颜色用的着色剂;用于增加材料塑性和柔性的增塑剂;用于改变材料燃烧性能、阻止材料燃烧的阻燃剂;用于改善材料抗冲及性能的抗冲助剂;用于改善材料某些理化性能或加工性能的改性及或加工助剂,如改善材料的硬度、抗热变形性能、耐磨性、收缩性能、抗低温性能、弹性、导电性能、耐化学介质的腐蚀性能、容易加工成型的加工助剂等。
以PVC为例,必须要有稳定剂、润滑剂,大多数情况下还要增塑剂,其它场合PVC配伍的助剂的品种很多,对于要求特定的颜色、结构、功能的PVC建筑制品还要求增加强度或降低成本的填充剂,增加美感的着色剂,要求改善材料老化性能的防光老化剂、防热老化剂,防止建筑材料常年在户外发霉的防霉剂,为减轻重量、增加阻隔性能是要用的(隔音、隔热、保温)的发泡剂,PVC压制产品为了加工方便,脱模式要用脱模剂,与其它材料结合应用时需要兼容剂、为改变某种材料性能或加工性能要加改性剂,如抗冲改性剂等。
本节就建筑塑料制品中常用的助剂,按其功能分类叙述如下。
(一)、稳定剂
稳定剂是某些聚合物在加工过程与使用过程中,为了防止和抑制因受到热、光、氧等的作用引起分解或变色作用的加工助剂。
稳定剂对有些易受热降解的聚合物是必需的加工助剂。
汽车塑料制品常用的稳定剂按功能分,主要有热稳定剂和光稳定剂。
稳定剂的种类很多,应用的领域也很广,由于汽车塑料制品的发展方向以绿色、环保、健康为主,稳定剂的发展趋势也应是以无毒、安全、高效、多功能为主要方向。
(1)热稳定剂
汽车塑料制品中常用热稳定剂有如下品种:
*1铅盐类热稳定剂
常用的铅盐类稳定剂主要有三盐(三碱式硫酸铅),二盐(二碱式亚磷酸铅),两者经常协同配合应用,热稳定性效果较好,尤其常用于PVC建材中。
上述稳定剂的缺点是有毒,影响产品透明度。
随着环保要求的提高,这类稳定剂已越来越少用了。
另外常用的还有二碱式硬脂酸铅,其绝缘性和热稳定性都很好,还有润滑作用。
对透明度影响也较小。
*2无铅类复合稳定剂
无铅类复合稳定剂从中闲体的制备到成品的复合都在水中完成,经表面处理提高分散效果,加工性能较好,很适合于PVC耐热电线等材料。
*3金属皂类热稳定剂
常用的金属皂类稳定剂有钡、镉、锌、钙等。
钡皂类热稳定剂有硬脂酸钡、月桂酸钡、蓖麻油酸钡,它们热稳定性好,光稳定性差,常与锌、镉类稳定剂协同使用,兼有润滑功能。
锌皂类稳定剂主要有硬脂酸锌,无透明影响,有润滑作用,耐热性较差。
钙皂类稳定剂有硬脂酸钙,其长效耐热性、耐硫化性、润滑性、安全性、着色性都较好,但耐候性和透明性较差。
金属皂类稳定剂常常两两协同应用常用体系有钙/锌复合、钡/锌复合等。
*4有机锡类热稳定剂
有机锡类稳定剂大都为液态,无毒,淡黄色,密度微1.2g/cm3,耐热性好,在PVC中的加入量约为0.3-5%.常与金属皂类并用,也可与抗氧剂符合应用或独立应用。
有机锡常用于透明类建材,较有代表性的是二月硅酸二辛基锡、甲基锡等,常用于要求有环保卫生要求和透明要求的塑料建材上。
*5稀土类热稳定剂
稀土热稳定剂是近年来新发展的功能性稳定剂,外观既有粉状也有液态。
稀土热稳定剂的品种有硬脂酸稀土、羧酸酯稀土、氨基酸稀土、氟化稀土、柠檬酸稀土、脂肪酸稀土等。
稀土的特点是低毒、耐候性和透明性好,可改善PVC等材料的热降解,在PVC中的用量为1-3%,兼有加工改性和润滑作用。
稀土稳定剂今后是铅盐类稳定剂的主要替代品种。
*6辅助性热稳定剂
辅助性稳定剂主要有锑类稳定剂和酯类稳定剂。
锑类稳定剂有优秀的保色性和招色性,无毒、低价经常与其它稳定剂,如硬脂酸钙等配合使用。
锑类稳定剂的耐候性、初期着色性、卫生性、透明性都比较好。
酯类稳定剂有亚磷酸三苯酯(TPP)、亚磷酸笨二辛酯、(PDOP)、环氧大豆油等。
它们也可与皂类稳定剂联合应用,同时具有稳定和增塑作用。
作为辅助稳定,其加入量很有限,一般的PVC建材中加入1%左右。
(2)光稳定剂
光稳定剂是为了抑制或减缓光照引起的氧化作用而加入的助剂,因此也成为抗紫外线剂。
抗紫外线的形式主要有紫外光吸收型、猝灭型、屏蔽型。
*1.紫外光吸收型稳定剂:
这类光稳定剂常用使UV类,有UV-531、UV-P、UV-326、UV-328、UV-327,多用于PP、PE、PS、PVC中一些要求有一定透明度的塑料,基本无毒,加入量小于1%。
另外还有一些吸收型的受阻胺类光稳定剂,如770、6911、944、622等,也发展较快。
*2.猝灭型光稳定剂:
猝灭剂属于镍铬络合物,应用原理是通过共振转移能量起到光稳定剂的作用,兼有抗氧化作用,无毒,用量为0.2%-0.6%左右。
常用有镍铬化合物2002(熔点180癈-200癈).
*3.屏蔽型光稳定剂:
光屏蔽己的原理和作用是反射紫外线,高分子建材中常用的光屏蔽式炭黑、钛白粉、氧化锌等。
#1炭黑:
炭黑可作为光屏蔽剂是因为其结构中含有羟基芳酮结构,可强烈抑制自由基的反应并反射紫外线。
碳黑的粒径、牌号、分散性和加量有关,建议加入量为2%。
#2钛白粉:
钛白粉有金红石型钛白粉和锐钛型钛白粉,金红石型钛白粉才有反射和折射大部分紫外光的作用,作为光稳定剂的金红石钛白粉的加入量建议为3%左右。
锐钛型钛白粉无光屏蔽作用。
#3氧化锌:
氧化锌(也称锌白):
氧化锌可反射或折射大部分可见光,常用于PP、PE,低价无毒,耐久性好,常用的加入量为1%左右。
(二)、抗氧剂
抗氧剂在高分子建材中的作用是抑制或延缓聚合物自动氧化反应的过程,以延长材料的老化寿命。
康养鸡场酚为主抗氧剂和扶助抗氧剂,按照化学成分份可分为受阻酚类、胺类、六米雷、亚磷酸酯类、金属钝化剂、双分担丙烯酸酯类等。
(1)主抗氧剂
最常用的朱抗氧化剂是受阻酚类,常用有抗氧剂有抗氧剂1010、抗氧剂1076、康洋酒CA、抗氧剂702、抗氧剂168等。
抗氧剂1010的适用性很广,常用于PP等的抗氧化,加入量为0.1%-0.5%,经常与辅助性抗氧剂并用,主比辅比例为1:
3效果较好;抗氧剂1076的抗氧效果略低于抗氧剂1010,但应用面很广,各种聚合物都可用;抗氧剂CA主要用于用PP、PE、PVC等制造的含铜电线制品,用量在0.1%-1%不等;抗氧剂702、抗氧剂E、抗氧剂168等的加量在0.1%-0.5%范围内。
(2)辅助抗氧剂
辅助抗氧剂大都属硫醚类,如抗氧剂DLTP,常与抗氧剂1010并用,兼有增塑效果,兼容性好,低毒。
其它最常见的硫醚类辅助抗氧剂有抗氧剂DSTP、亚磷酸酯类PDOP、TPP、TNP等,大都加入量在1%左右。
辅助抗氧剂应同主抗氧剂协同应用,因为主抗氧剂教规,假日辅助抗氧剂可是主抗氧剂加量大大减小,既节省成本,又大大提高抗老化寿命。
(3)复合抗氧剂
应用复合抗氧剂的特点是高效、低毒、持久、低价、方便。
省去了应用者要购买几种产品、加入时要计量多样、混合分散的繁琐工作。
复合抗氧剂以PKY编号,如PKY-225、PKY-215deng,PKY-215是以抗氧剂1010和抗氧剂168以1:
2比例配制,对应的国外品种牌号为IRGANOXB215;PKY-225是以抗氧剂1010和抗氧剂168以1:
1比例配制,对应的国外品种牌号为IRGANOXB225.此类复合抗氧剂常用于PA、PC、ABS等,外观呈白色粉末状,有结晶,能溶于苯类溶剂,不溶于水,低的挥发性,有抑制降解的作用。
其它抗氧剂
国外用于汽车高分子材料的抗氧剂很多,例如,复合抗氧剂亚磷酸酯AP-618用于PP有较好的稳定和抗氧化效果;汽巴-嘉汽公司将辅助抗氧剂混合到酚类抗氧剂中,制成特殊的汽巴品牌复合抗氧剂,如,酚类抗氧剂IRGANOx245常用于苯乙烯类共聚物,加入量小于1%;亚磷酸抗氧剂XR-633常用于PP、PE,加入量为0.05%,主要特点是增加色牢度和改善材料加工性能和理化性能,还具有对树脂吸潮、防结块的功能。
(三).阻燃剂
1、无机阻燃剂
无机阻燃剂有很多品种,常用的品种有:
氢氧化铝:
也称作萨那会和氧化铝,可用于多种汽车高分子中,分解温度200癈,除了可作为阻燃剂外,还可作为填充料,用作填充料可增加人造玛瑙的玉质感,填充加入量可达10%-50%.
(1)氢氧化镁:
氢氧化镁外形是直径为0.1-0.5微米,长度0-50微米的条状纤维,分解温度340癈,用于PP中有较好的填充和阻燃效果,加入量最大是可达到55%,此时可将PP的氧指数从20以下提高到30以上;
(2)三氧化二锑:
三氧化二锑也可称作锑白,它的应用面很广,常与卤化阻燃物并用,一般的添加量为5%-20%。
锑白在聚合物中还可通过隔绝空气起到阻燃作用。
超细阻燃三氧化二锑呈立方体型,粒径小于2微米,白度大于93%,纯度可达99.5%,三氧化二锑目前已能做到超微米级和纳米级的,阻燃和填充效果更好;
其他无机阻燃剂还有氧化钼、二氧化硅也称白炭黑等。
2、有机阻燃剂
有机阻燃剂很多,溴类阻燃剂双酚A型都是应用较多的有机阻燃剂品种。
磷酸酯类和磷酸铵类也是经常用的品种。
(1)十溴联苯醚:
灰白色粉状物,应用面较广,常用于ABSPPPE等高分子建材中,稳定性较好。
十溴联苯醚的含溴量高,熔点300癈以上,分解温度425癈,无毒,不溶于水、苯和乙醇;
(2)四溴双酚A:
熔点173癈,分解温度240癈,含溴量近60%,常用于PU、PS、PC等聚合物制造高分子建材;
(3)四氯双酚A:
熔点134癈,经常用于PC建材。
(4)氯化石蜡:
兼作增塑剂和阻燃剂,做阻燃剂时需用含氯量大于65%的品种,外观为黄色,粉状软化点为100癈左右;
(5)红磷:
也称赤磷,含磷量接近100%时无毒,燃点为260癈,常用于PE中作为阻燃剂,添加量8%左右时,可将PE原先小于20的氧指数提高到26;
(6)CPE:
可兼作阻燃剂与增韧改性剂,常用于ABS中,当含氯量大于40%时才有阻燃功能。
3、新型和复合阻燃剂:
目前较多的做法是采用复合阻燃剂协同阻燃和阻燃剂超细化加工。
主要的发展方向是阻燃剂低烟、无毒、环保化、无气味、无腐蚀性、高效、多功能化。
常见的复合形式有磷和氯复合(3+9)%、磷和溴复合(0.6+7)%、溴和锑复合(7+3)%、氯和锑复合(9+5)%,如将上述各组中的两种阻燃剂按括号中给定的比例在PE中进行复合应用,可达到阻燃自熄效果。
无机阻燃剂中也有很多可以复合应用,如氢氧化镁和碳酸镁进行复合,有很好的消烟效果;硼酸锌和氢氧化镁或者氢氧化铝复合后,用于电线电缆护套料中有降低发烟量的效果。
卤素类阻燃剂可以和氧化锑或硼酸锌复合应用;铝酸钙除了阻燃作用外,还有消烟、吸毒效果,与硬脂酸钠同用于PVC可提高材料的综合力学性能。
还有一些场合,阻燃剂可有阻燃与交联的复合功能,比如溴类阻燃剂有使聚合物轻度交联的作用,可在聚合物中形成网络状,在燃烧时有助于聚合物凝聚相产生结炭,从而提高阻燃性能。
(四)润滑剂
润滑剂用于改善聚合物加工过程中的流动性和为脱模方便而加入的加工助剂,可应用的种类很多,大类可分为脂肪酸类、金属皂类、烃类和复合类等。
1.脂肪酸类润滑剂
这类润滑剂以内润滑为主,其中最常用的是硬脂酸,常温下为黄色块状固体,无毒,用量约0.5%,常用于PVC中,熔点为60癈.其他脂肪酸类的润滑剂还有羟基脂肪酸、蓖麻油等。
2.烃类润滑剂
这类润滑剂主要是各种石蜡,以外润滑为主,主要有:
固体石蜡,熔点60-700C,液体石蜡,凝固点-15-350C,这两种石蜡在聚合物中的加量都小于0.5%;氯化石蜡,与PVC有较好的相容性并有增塑作用,加量约为3%。
3.金属皂类润滑剂
这类润滑剂主要是各种金属脂肪酸,以内润滑作用为主。
主要有硬脂酸锌(ZnSt),熔点1200C,无毒;硬脂酸钡(BaSt),熔点2000C,有较好的热稳定性;硬脂酸钙(CaSt),熔点1500C,无毒;其他还有硬脂酸族酰胺类和酯类润滑剂也常用于各种高分子建材中。
如亚乙基双硬脂酰胺,也称EBS,呈黄色粉状,无毒,熔点为1400C,用于PP、PVC、PE、PS等聚合物的润滑,还有改善表面光泽的作用并具有抗静电效果,这类润滑剂的加量为0.5%-2%。
4.复合润滑剂
应用复合润滑剂主要是为了让主要起内润滑作用的润滑剂与主要起外润滑作用的润滑剂协同作用而起平衡作用,常用金属皂类润滑剂和石蜡类润滑剂或脂肪酸类润滑剂复合应用。
市场常见的复合型酯类润滑剂很多,如G73、G72、G74、G71、G70S等都是复合润滑剂。
5.其他润滑剂
分子量较低的PE(分子量1000-12000)也可作为润滑剂,可用于PVC中有改善流动性并有分散作用,可帮助脱模,加量为0.5%;还有专门用于回收塑料的加工助剂,如联合信号公司的AC307;另外,甲基圭油也可以作为同时有脱模效果的润滑剂。
润滑剂的发展方向是高校、功能化、低污染、能适应高温、高速、帝都、精密、复合加工和产品需求。
(五)发泡剂
汽车高分子材需考虑轻质、高强度、隔音隔热隔振功能和降低综合成本,因此常常制造成具有发泡结构的,需用到发泡剂。
常用的发泡剂有物理发泡剂和化学发泡剂两大类。
1.化学发泡剂
化学发泡剂有无机发泡剂和有机发泡剂两种。
(1)无机发泡剂:
常用的无机发泡剂有碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸铵、过氧化氢、硼氰化钾、硼氰化钠、亚硝酸铵等;
(2)有机发泡剂:
常用的有机发泡剂有偶氮二甲酰胺,简称AC,外观为桔黄色结晶颗粒,分解温度160-200C,发气量220ML/g;
其他还有很多物质可做发泡剂,如氧化锌、有机硅、硫酸铝钾、乙醇胺、硬脂酸、甘油等。
许多场合中,将AC作为主发泡剂,将上述物质作为辅助发泡剂,也称发泡助剂,两者按比例预制成复合发泡剂。
2.物理发泡剂
物理发泡剂分气体类和液体类两种。
气体发泡剂有二氯甲烷、三氯甲烷、以及空气等;液体发泡剂有乙醇等醇类化合物和乙醚、甲苯等。
(六)增塑剂
增塑剂主要是用于在PVC中,增加软质PVC制品柔性的助剂。
增塑剂的种类很多,主要有单体型和聚合物型的。
因为PVC是急性聚合物,分子间的作用力很大,有较高的刚性,用增塑剂的作用就是通过让增塑剂分子隔离大分子从而削弱分子间的作用力;让增速剂中的非极性基团屏蔽极性基团,削弱作用力;利用增塑剂集团的机型和聚合物极性基团耦合,降低分子间的作用力。
常用作增塑剂的有邻苯(对苯)二甲酸酯类、磷酸酯类、环氧酯类、多元醇类、聚酯类、脂肪族二元酸酯类、含氧化合物、、苯多酸酯类、酰胺类等。
1.邻苯(对苯)二甲酸酯类
邻苯(对苯)二甲酸酯类是最常用的增速剂,常用来做主增速剂,其中二辛酯(DOP)的性能较好;二丁酯(DBP)近年来有致癌嫌疑,已经很少应用;邻苯(对苯)二甲酸二异癸酯(DINP)目前在美国的应用也已经占增速剂中的第三位。
2.磷酸酯
磷酸指数脂肪族,如TBP、TOP等与PVC的相容性很好,耐寒性和阻燃性也很好,但热稳定性较差,电绝缘性也很好,常用于要求电性能的制品。
3.环氧类增塑剂
环氧增塑剂有环氧油、环氧脂肪酸单酯等,低温性能好,常作为辅助增塑剂而用于PVC增速,也能起热稳定性作用。
4.其他增塑剂
增塑剂还有而元脂肪酸酯、聚酯类、羧酸酯、烷基磺酸酯等。
衡量增塑剂的好坏要考虑相容性、绝缘性、卫生性、耐寒性、阻燃性、热稳定性、应用持久性等多方面。
(七)抗冲击改性剂
由于性能要求,很多高分子建材制造时需要加入一定的抗冲击改性剂来提高制品的韧性。
可做抗冲击改性剂的品种很多,很多时候是加入另一种聚合物,常用的有ACR、SBS、CPE、EVA、MBS等氯化聚合物和橡胶类聚合物。
1.CPE
CPE是聚乙烯分子结构种仲碳原子上的氢原子被氯取代的一种高分子无规共聚物,其含氯量为20%-70%,外观为无定型白色细粒状聚合物,也可以看成乙烯、氯乙烯和二氯乙烯的共聚物。
CPE有溶液法、固相法和悬浮法集中合成方法,有耐热性好、耐磨、耐低温等性能。
含氯量不同的CPE性能和用途不同,改性效果也不一样。
CPE与PVC的相容性很好,但含氯量过高,CPE的内聚力太强,很难分散,增韧效果就不理想;如含氯量过小,CPE本身的洁净度过高,韧性也差。
用作抗冲改性剂的CPE,含氯量一般小于50%,属于弹性体。
含氯量控制在40%的CPE的抗冲改性效果较好,CPE在PVC中的加入量一般为5-15份;CPE还可在PE中作为抗冲改性剂,在HDPE中的加量为5%;在LDPE中可作为相容剂。
2.MBS
MBS是甲基丙烯酸甲酯(M)和苯乙烯的单体(S)接枝在丁二烯-苯乙烯(B)上的三元接枝的共聚物,是乳液聚合的。
MBS低温性能特别好,即使在-400C时,也有较好的韧性。
MBS是很常用的PVC类材料的抗冲改性剂,MBS中的橡胶含量越高,抗冲击改性效果越好。
加入MBS还可改善耐寒性能和加工流动性。
MBS在PVC中的加入量一般为10%-20%,大都用于室内高分子建材,因为它的耐户外紫外线能力较差。
3.EVA
EVA是乙烯和乙酸乙烯的共聚物,以高压本体法生产而成。
EVA不仅人性好,而且弹性和抗冲击性能、抗撕裂性都很好。
由于它的大分子结构中不含有对氧化敏感的碳酸双键,耐环境应力开裂和耐低温、耐光性、耐老化性都很好。
加入EVA后,耐候性可明显的提高,但拉伸强度会有明显下降,透明度也略有下降。
因此,用EVA抗冲改性的高分子建材特别适用于户外。
EVA的具体性能和其中的VA含量有很大关系,VA含量越高,弹性越好;VA含量越小,越接近LDPE的性能;VA含量接近40%时,对聚合物的抗冲击性能改性效果较好。
EVA最适宜用于LDPE中改型,用量大约为10%。
4.ACR
ACR既是抗冲改性剂又是加工助剂。
ACR是甲基丙烯酸甲酯(MMA)接枝在烷基丙烯酸酯弹性体上得到的共聚物,经乳液聚合而成。
它主要用于在不透明的PVC制品中增韧改性,添加量约为5%左右。
抗冲击改性剂的品种还有很多,由于相容性差异很大,有较强的针对性,须根据具体的聚合物种类进行选择。
(八)、抗静电剂
1.离子型
抗静电可分为离子型,其中又有阴离子型、阳离子型、非离子型、高分子型、导电填充型。
阳离子型的抗静电剂SN常用于硬质PVC、PP、PE等建筑材料中,加量为0.5%-2%;其他如SH-105、SH-102等也常用于PVC中,但加入较大的量才能有抗静电效果,一般加入5%-7%。
2.填充型
汽车高分子材料中的导电填充型的抗静电剂常用炭黑和一些金属导电粉体及纤维。
炭黑常用乙炔炭黑作为导电填料;金属导电载体常用银、镍、铜、铝等粉体和纤维;其他还有石墨也可作为导电填充物。
(九)、着色剂
汽车高分子材料用的着色剂包括各种有机、无机、金属颜料、色晶、荧光剂、增白剂及复合着色剂、预制色母料等。
1.天然无机颜料
天然无机颜料的品种很多,很多在作为着色剂使用过程中还有其他功能,有些功能要取决于加入量、颗粒与成分。
比如,金红石型钛白粉有很好的光屏蔽作用,以而被大量用于户外剪彩,而锐台型钛白粉无光屏蔽效果;锌钡白(立德粉)也有遮盖作用,但比钛白粉差些,但用于低档建材确有价格成本低廉的特点。
很多稀土颜料、部分珠光颜料和矿物颜料也属无机颜料,如某些矿物、鱼鳞粉等。
2.有机颜料
有机颜料的品种非常多。
主要为人工合成产品,色牢度较好。
3.金属颜料
金属粉末颜料如铜、铝、镍、钛等是极好的金银金属色的颜料,常用加入量是1%-2%。
4.珠光和荧光颜料
珠光颜料有部分是有机合成颜料。
常用的荧光剂有KP,常用于夜间应急和安全标记,耐热温度为3000C,加量可在0.01%-0。
04%,可调节钛白粉的红光。
荧光剂的作用是吸收外界光线,实现能量转换,辐射可见荧光。
合成珠光颜料有氯氧化铋、碱式碳酸铅;无机珠光颜料有云母钛等云母钛常用于汽车涂料等,珠光保持率较好,珠光粉的加入量可在1%左右,粒径可从200目到2000目,颜色有很多,有大量替代有机珠光颜料的趋势。
很多稀土可制成各种天然珠光和荧光颜料。
5.色晶
色晶是以颜料为主体再加上增塑剂、分散剂、遮光剂、透光剂等加工成细颗粒。
色晶的优点是色彩鲜艳、分散性较好、应用面广。
6.色母料
色母料是以颜料和其他成分与之称在聚合物中分散性较好的着色母料,污染较小,但增加了加工成本。
汽车高分子中常用填料,其目的有几个:
首先是为了加入填料能大幅度降低成本;其次是为了改性增强,比如通过加入填料可改变耐热性、耐寒性、耐老化性和各种机械性能、电性能;另外,通过加入填料可以改变某些特殊要求的功能。
可用于聚合物的填料很多,有各种无机矿物及金属的粉体、天然和合成纤维、具有可利用价值的工业固体废弃物细颗粒等,选用的原则要考虑填充物的资源性、可加工性、经济性、和聚合物的相容性和填充功能性。
以下对在聚合物中较常用的填充料品种做一些介绍。
(一)常用填充物品种
1.碳酸钙:
碳酸钙是目前在聚合物中应用最广的无机填充物,有轻质、重质、胶质之分。
其中轻质碳酸钙用得最多,它的品种和规格也很多,目前已有各种超细到微米级和纳米级的品种,粒径在0.1微米以下的称超细碳酸钙,0.02微米以下的称超微细碳酸钙,其他还有活化碳酸钙、超细活化碳酸钙等经过处理的填充品种。
碳酸钙可加入到多种不要求透明度的多种汽车高分子材料中,用于填充和改性。
所加入的碳酸钙的品种和所加入的量可根据聚合物的具体性能和经济成本允许程度进行适当选用,填充加入量可从5%-40%不等。
2.滑石粉:
滑石粉在聚合物中除了可做填充料外,还可有改善刚性、硬度或耐热性的作用,还可防火及起增强改性作用。
滑石粉常用于在PP中进行改性填充。
3.云母粉:
云母粉可在聚合物中进行填充改性,除了降低成本外,云母还可能改变材料的电性能和耐热性能,并可增加制品的刚性。
4.高岭土:
高岭土也称瓷土或陶土,除填充降低成本外还有提高耐热性和绝缘性能的功能,因此常在PVC和PE中进行填充,尤其是加工汽车电线缆产品中常有应用。
5.二氧化硅:
二氧化硅有天然和合成两类,天然的综合性能不如合成的优越,它在聚合物制品中有综合力学性能的补强作用,尤其是对耐磨性和硬度等会有明显的提高。
6.二氧化钛:
二氧化碳在聚合物中有很好的着色性,往往作为白色颜料应用。
同时,二氧化钛有极好的遮盖性,是极好的遮盖性填充物。
7.赤泥:
赤泥有成红泥,是铝厂的工业生产排放废渣,外观为红色,填充后有提高聚合物制品耐热性和耐老化性能作用,因此可同时充当聚合物制品的红色颜料和功能性填料。
应用赤泥同时也是变废为宝,让工业废弃物发挥再造功能,有利于环保,常用于门板内衬材料等。
8.玻璃微珠:
玻璃微珠可分为空心玻璃微珠和实心玻璃微珠两种,来源于从粉煤灰中提取或人工合成。
玻璃微珠可作为聚合物中的功能性填充,用以改变聚合物的加工黏度并增加加工流动性。
玻璃微珠还能改变材料的某些力学性能、密度和其他物理性能。
9.填料的组合与功能
为得到更好的填充效果,常常对某些填充物进行组合和功能化搭配、采用多组分填充、特殊功能与协同效应等,应用时要尽可能发挥各种填料的特殊功能与整体制品的综合性能。
10.多组分填料
多组分填料即复合填料,填料组合可发挥各组分填料的综合优势:
(1)云母粉加上超细碳酸钙:
云母粉可增加PVC刚性,但会降低抗冲击韧性,而加入超细碳酸钙会弥补这一缺陷;
(2)纤维状填充物加粉状填料:
这样复合法可起平衡制品综合机械性能的作用。
如玻璃纤维加无机矿粉比如氢氧化铝粉末等复合应用;
(3)无机矿粉填料加上弹性体:
30%的无机矿粉填料再加上20%的弹性体可提高PP等的抗冲击性能;
(4)碳酸钙加滑石粉:
共同填充入PP,可增加分散性、耐热性和综合机械性能;
(5)二氧化硅加氧化钙:
二氧化硅和氧化钙组合应用,可在聚合物中有综
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