無機(jī)礦物填料的性質(zhì)對(duì)塑料產(chǎn)品的影響是多方面的,包括物理化學(xué)組成及性質(zhì)、粒徑大小及分布、顆粒形狀及表面性質(zhì)、以及密度、硬度、白度等,它們對(duì)塑料的性能和工藝參數(shù)要求都有影響。
不同幾何形狀的填料穎粒對(duì)其塑料制品的強(qiáng)度影響一般是纖維狀>片狀>柱狀>立方體>圓球形。片狀填料有助于提高制品的機(jī)械強(qiáng)度,但不利于成型加工。反之,球狀填料可以改善制品的成型加工性能,但卻可能使其機(jī)械強(qiáng)度下降。
2、粒徑及表面特征
一般來說,無機(jī)非金屬礦物填料的顆粒粒徑越小,那么在分散均勻的情況下塑料的力學(xué)性能就越好,但在減小填料顆粒粒徑的同時(shí)也使加工工藝變得復(fù)雜,成本也隨之提高。
另外,填料顆粒的表面粗糙程度和自由能的不同也對(duì)塑料制造工藝有影響,在實(shí)際生產(chǎn)中要求降低填料顆粒表面自由能來避免顆粒之間凝聚,從而避免產(chǎn)品應(yīng)力分布不均。
3、比表面積
比表面積越大,對(duì)填料與樹脂之間的親合性越好,但填料表面活化處理越難,成本越高。但對(duì)相同體積的填料顆粒來說,其表面越粗糙,比表面積越大。
4、密度
不同形狀的顆粒粒徑大小及分布不同,在質(zhì)量相同時(shí),因堆砌的體積不同,所以真實(shí)密度相同的顆粒,表觀密度不一定相同。
5、硬度
硬度高可以提高制品的耐磨性,但會(huì)磨損加工設(shè)備,人們不希望使用填料帶來的效益被加工設(shè)備的磨損抵消。對(duì)于某種硬度的填料,加工設(shè)備的金屬表面的磨損強(qiáng)度隨填料粒徑的增加而上升,到一定粒徑后其磨損強(qiáng)度趨于穩(wěn)定。
6、顏色
為了對(duì)所填充的材料基體的色澤不帶來明顯變化或者對(duì)基體的著色不帶來不利影響,多數(shù)生產(chǎn)要求白度越高越好。
7、吸油值
填料吸油值的大小影響填充體系增塑助劑的用量和材料的可加工性。吸油值低的填料,填充體系的可加工性好,容易與樹脂混合,可以減少增塑助劑的用量。對(duì)于相同細(xì)度的同類無機(jī)礦物填料,表面有機(jī)改性可以降低無機(jī)礦物填料的吸油值。
8、光學(xué)性能
有些制品可以利用填料的吸光性提高溫度,例如農(nóng)用塑料大棚。
9、電性
除石墨外,大多數(shù)無機(jī)礦物填料都是電絕緣體。
10、化學(xué)成分
無機(jī)礦物填料的化學(xué)活性、表面性質(zhì)(效應(yīng))以及熱性能、光性能、電性能、磁性能等在很大程度上取決于化學(xué)組成。借鑒下表中不同種類填料對(duì)產(chǎn)品的不同影響,按需要的產(chǎn)品特性而選擇不同的填料。
11、熱化學(xué)效應(yīng)
高分子聚合物容易燃燒,但大多數(shù)無機(jī)礦物填料由于自身的不燃性,在加入到聚合物基體中后減少了可燃物質(zhì),延緩基體的燃燒。如氫氧化鎂和氫氧化鋁分解溫度較低,而且分解后生成水蒸氣和金屬氧化物,具有優(yōu)良的阻燃性能,不產(chǎn)生毒煙,因此是高聚物基復(fù)合材料環(huán)境友好型阻燃填料。
總之,無機(jī)非金屬礦物填料在聚合物復(fù)合材料中的作用,概括起來就是增量、增強(qiáng)和賦予新的功能。但是,因?yàn)闊o機(jī)非金屬礦物填料和有機(jī)聚合物相溶性較差,所以,對(duì)無機(jī)非金屬礦物填料進(jìn)行改性,提高其與有機(jī)聚合物的相溶性,避免直接添加造成的應(yīng)力分散不均。