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常用填充劑的種類
日期:2024-12-23 16:14
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摘要:
常用填充劑的種類
1.碳酸鈣類填充劑
(1)普通碳酸鈣(白堊):白色晶體或粉末,比重2.70-2.95,溶於酸而難溶於水。在以二氧化碳飽和的水中辯解而成碳酸氫鈣,加熱到825℃分解為氧化鈣和二氧化碳。天然產(chǎn)的碳酸鈣礦物有石灰石、方解石、白滅、大田石等,將它們磨成粉後叫為普通碳酸鈣。它們又有乾解與濕磨之彆,粒徑在1.5-44微米之間,乾磨者粒度大於20微米而濕磨者小於20微米。
(2)沉澱碳酸鈣:用二氧化碳通入石灰水或碳酸鈉溶液與石灰水發(fā)生沉澱作用生成的粉狀碳酸鈣,一般分為:
輕質(zhì)沉澱碳酸鈣:比重2.50-2.60
重質(zhì)沉澱碳酸鈣:比重2.70-2.80
沉澱碳酸鈣粒徑為1.0-16微米,比表麵積為5-25米2/克,折光率1.49,PH值10左右,不溶於水和醇,遇酸放出二氧化碳;有輕微吸濕性。
(3)活性輕質(zhì)碳酸鈣(白豔華):這是一種粒子表麵吸附一層脂肪酸皂的輕質(zhì)碳酸鈣,無味無嗅的白色粉末,比重1.99-2.01。水分在0.5%以下,硬脂酸含量2-5%,粒徑小於0.1微米,比表麵積25-28米2/克,折光率1.49。不溶於水和醇,遇酸分解放出二氧化碳,在空氣中放置無化學(xué)變化,隻有輕微吸濕能力。活性比普通碳酸鈣大,略具有增強作用。
2.炭黑類填充劑
這類填充劑包括各種炭黑。炭黑是以液體或氣體碳氫化合物為原料,在空氣不足的條件下經(jīng)部分燃燒或熱分解所生成的產(chǎn)物。炭黑的元素組成主要是碳,隻含有少數(shù)氫和氧,是具有“準石墨晶體”構(gòu)造和膠體粒徑範圍的黑色粉狀物質(zhì)。
因生產(chǎn)工序不同,炭黑可分成多種品級,但塑料工業(yè)中常使用的有以下兩種:
(1)天然氣槽黑:黑色粉狀物質(zhì),表麵比較粗糙,在空氣中易吸潮。平均粒徑23-30毫微米(易混槽黑29-35亮微米,難混槽黑23-26毫微米),比表麵積130-160米2/克。
(2)混氣槽黑:這是一種用煤焦油加工的油類(蒽油、萘油等)氣化後和天然氣混合為原料製成的炭黑。
所謂炭黑的“結(jié)構(gòu)”是指炭黑聚集成串排列的趨向,這種“結(jié)構(gòu)”對炭黑—聚合物係統(tǒng)的流變性能起重要的作用。“高結(jié)構(gòu)”炭黑促進聚合物高粘度、高彈性模量、低流動速率和光滑的低溶脹擠出,炭黑加入聚合物中既有保護光降解和抗熱氧化作用,又能提高塑料製品的剛性。
3.纖維素類填充劑
(1)碎紙:可用牛皮紙、白紙、著色紙等度紙為填充劑。一般是將紙張浸泡於樹脂中,乾燥後切片,然後以此為材料壓製成板材。
(2)木粉:廣泛用於熱固性樹脂,抗衝強度高、收縮性小、電性能好、價廉。木粉粒子以大小均勻為好,木片、樹皮等大顆粒應(yīng)除去。
(3)棉屑:棉屑是由棉布剪裁或棉紡淨化對所獲得,填充棉屑的塑料製品抗衝性能有改善,而且體積大.
(4)α-纖維素:α-纖維素是一種無色纖維素,為木漿經(jīng)堿處理後的產(chǎn)物。主要用於淺色脲醛及三聚氰胺甲醛樹脂配方中。用α-纖維素作填充劑的製品其抗衝強度冇有木粉作填充劑的製品好,硬度較高、不影響比重,而成型收縮率低。
(5)花生殼:花生殼是含酚量很高的、來源豐富的廉價填充劑?;ㄉ鷼し劭梢赃m當改進HDPE、PS、PP的性能並降低成本?;ㄉ鷼し郾睃I大體上無極性特征。其吸水性也較木粉小。
(6)胡桃殼:胡桃粉是加工胡桃時產(chǎn)生的廢料,由於含有大量木質(zhì)樹脂和角質(zhì)蠟,所以它是不吸水的。
4.矽酸鹽類
(1)石棉:
白色至灰白色纖維狀物質(zhì)?;瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,耐堿性強、耐酸性差,絕電、絕熱性能好。
在塑料工業(yè)中,石棉一般指溫石棉。溫石棉纖維長度不一,天然產(chǎn)品長度約1英寸,直徑0.025-0.035微米,工業(yè)應(yīng)用時需磨短。纖維有細軟絲狀和粗糙狀之分。粗糙狀纖維不可彎曲、研磨時容易折斷;而細軟絲狀則可彎曲,不易折斷,但強度大,在塑料工業(yè)中的應(yīng)用也較廣泛。
(2)陶土:陶土的主要成分為高嶺土,用於聚酯和環(huán)氧樹脂方麵有耐磨及吸水性低的優(yōu)點。
經(jīng)600℃煆燒後稱為煆燒陶土,經(jīng)研磨成細粉末後可用作聚氯乙烯填充劑,並可改善塑料的電絕緣性能。煆燒陶土質(zhì)硬難以磨細,所以加入煆燒陶土的製品表麵光滑度不及加入碳酸鈣的好。
陶土煆燒溫度如超過1000℃,則質(zhì)更硬,很難細磨,電絕緣性能反而降低,故不宜作塑料的填充劑。
陶土有吸濕性,所以要注意貯藏條件,避免受潮。陶土的吸增塑劑量大於碳酸鈣。
(3)雲(yún)母:這是雲(yún)母族礦物的總稱,是複雜的矽酸鹽類,單斜晶係,晶體常成假六方片狀。集合體是鱗片狀,有玻璃光澤。解理平行底軸麵極完全。薄片具有彈性,種類很多,在塑料工業(yè)中廣泛使用的有以下幾種:
I.白雲(yún)母
白色、淡黃色、談棕色或筋紅色,薄片透明,比重2.76-3.1,硬度2.0-2.5
Ⅱ.黑雲(yún)母
黑色、深棕色或深綠色,比重2.8-3.2,硬度2.5-3.0。
Ⅲ.金雲(yún)母
金雲(yún)母也稱鎂雲(yún)母,黃色至深棕色。雲(yún)母具有優(yōu)良的耐熱、耐酸堿性和電氣絕線性。雲(yún)母粉也易與樹脂混合。
(4)滑石
白色或淡黃色,單斜晶,常成片狀、鱗片狀或致密塊狀集合體。玻璃光澤,片狀解理極完全。滑石有滑膩感,極軟,化學(xué)性質(zhì)不活潑,耐火性和電絕緣性均良好。
(5)矽酸鈣(矽灰石)
矽酸鈣也可稱為矽灰石,用於提高熱固性樹脂、PVC、聚烯烴、尼龍和環(huán)氧樹脂的耐化學(xué)、耐濕性能,降低成型收縮率,並有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性、韌性、硬度、電和熱的絕緣性。
(6)中空微球:中空微球可由熔體噴射法、直接加熱發(fā)泡法、發(fā)泡劑發(fā)泡法、芯材分解法、加熱炭化法、煙囪灰回收法等多種方法製成。
5.三氧化矽類
(1)矽藻土:矽藻土是由矽藻的矽質(zhì)細胞壁組成的一種生物化學(xué)沉積巖。淺黃色或淺灰色。質(zhì)軟,多孔而輕,易磨成粉末,能強吸水性,溶於強堿溶液,是絕熱、聲、電的材料。
(2)石英:石英是分布很廣的一種造巖,三方晶係。常成六方柱和六方雙錐形晶體,並成晶簇和晶洞。透明、半透明或不透明。無解理、貝殼斷口。晶麵有玻璃光澤。斷口是類似脂肪光澤的玻璃光澤。塑料工業(yè)中作填充劑用的一般是石英粉。
(3)矽石:矽石在自然界中分布很廣,呈白色或無色,
矽石的耐熱、耐化學(xué)品性能很好,熱膨脹係數(shù)低電絕緣性能好。
(4)白炭黑(也稱膠體二氧化矽、水合二氧化矽,氣相二氧化矽)。
白色無定形細微粉末,折光率1.46,粒徑及含水量隨製法不同而異。白發(fā)黑絕緣性好,不溶於水和酸、溶於苛性堿及氫氟酸,受高溫不分解,吸水性強,公空氣中易潮解,性能與炭黑類似,但呈白色,在空氣中吸收水分後成為聚集的細粒子。
6.金屬氧化物
二氧化鈦(又名鈦白粉)
金紅石和鈦鐵礦是生產(chǎn)二氧化鈦的二種*主要的天然礦物。在塑料工業(yè)中應(yīng)用的以金紅石為主,將它與氯氣反應(yīng)生成四氯化鈦,然後水解即可得純二氧化鈦。
用於塑料的二氧化鈦應(yīng)是有良好耐光性的白色粉末,雖然在塑料,特彆是在聚氯乙烯配方中,二氧化鈦的應(yīng)用在百份樹脂中可達50份,但嚴格地況,它一般不作為填充劑用而把它看成是一種萬用的白色顏料。
此外,如氧化鋅、三氧化二銻也是白色粉狀料,與二氧化鈦一樣也是一種具有填充劑作用的白色顏料。
7.金屬粉
為了使塑料有金屬的色澤,增加導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和提高剛性、硬度、耐熱性等,往往在塑料中添加不同量的各類金屬粉末。
8.無規(guī)聚丙烯(簡稱APP)
丙烯采用齊格勒—那塔催化劑聚合時,可以獲得95%左右的高等規(guī)度,但畢竟還有5%的無規(guī)聚丙烯存在,它們是粘稠物,冇有什麼機械強度和耐熱性,因此曾作為聚丙烯生產(chǎn)廠的累贅。但是近年來發(fā)現(xiàn)這種無規(guī)聚丙烯中混入一定量的碳酸鈣製成的APP填充母料在聚丙烯、聚乙烯和聚氯乙烯的加工中都能起很好的作用,添加量一般可達20%左右。這不僅對無規(guī)聚丙稀是變廢為寶的出路,而且提高了被填充塑料的塑性、韌性和彈性,又降低丁生產(chǎn)成本。用APP填充母料作填充劑的聚丙烯可以用來生產(chǎn)打包帶、撕裂薄膜、扁絲、編織袋、周轉(zhuǎn)箱、中空容器等。
1.碳酸鈣類填充劑
(1)普通碳酸鈣(白堊):白色晶體或粉末,比重2.70-2.95,溶於酸而難溶於水。在以二氧化碳飽和的水中辯解而成碳酸氫鈣,加熱到825℃分解為氧化鈣和二氧化碳。天然產(chǎn)的碳酸鈣礦物有石灰石、方解石、白滅、大田石等,將它們磨成粉後叫為普通碳酸鈣。它們又有乾解與濕磨之彆,粒徑在1.5-44微米之間,乾磨者粒度大於20微米而濕磨者小於20微米。
(2)沉澱碳酸鈣:用二氧化碳通入石灰水或碳酸鈉溶液與石灰水發(fā)生沉澱作用生成的粉狀碳酸鈣,一般分為:
輕質(zhì)沉澱碳酸鈣:比重2.50-2.60
重質(zhì)沉澱碳酸鈣:比重2.70-2.80
沉澱碳酸鈣粒徑為1.0-16微米,比表麵積為5-25米2/克,折光率1.49,PH值10左右,不溶於水和醇,遇酸放出二氧化碳;有輕微吸濕性。
(3)活性輕質(zhì)碳酸鈣(白豔華):這是一種粒子表麵吸附一層脂肪酸皂的輕質(zhì)碳酸鈣,無味無嗅的白色粉末,比重1.99-2.01。水分在0.5%以下,硬脂酸含量2-5%,粒徑小於0.1微米,比表麵積25-28米2/克,折光率1.49。不溶於水和醇,遇酸分解放出二氧化碳,在空氣中放置無化學(xué)變化,隻有輕微吸濕能力。活性比普通碳酸鈣大,略具有增強作用。
2.炭黑類填充劑
這類填充劑包括各種炭黑。炭黑是以液體或氣體碳氫化合物為原料,在空氣不足的條件下經(jīng)部分燃燒或熱分解所生成的產(chǎn)物。炭黑的元素組成主要是碳,隻含有少數(shù)氫和氧,是具有“準石墨晶體”構(gòu)造和膠體粒徑範圍的黑色粉狀物質(zhì)。
因生產(chǎn)工序不同,炭黑可分成多種品級,但塑料工業(yè)中常使用的有以下兩種:
(1)天然氣槽黑:黑色粉狀物質(zhì),表麵比較粗糙,在空氣中易吸潮。平均粒徑23-30毫微米(易混槽黑29-35亮微米,難混槽黑23-26毫微米),比表麵積130-160米2/克。
(2)混氣槽黑:這是一種用煤焦油加工的油類(蒽油、萘油等)氣化後和天然氣混合為原料製成的炭黑。
所謂炭黑的“結(jié)構(gòu)”是指炭黑聚集成串排列的趨向,這種“結(jié)構(gòu)”對炭黑—聚合物係統(tǒng)的流變性能起重要的作用。“高結(jié)構(gòu)”炭黑促進聚合物高粘度、高彈性模量、低流動速率和光滑的低溶脹擠出,炭黑加入聚合物中既有保護光降解和抗熱氧化作用,又能提高塑料製品的剛性。
3.纖維素類填充劑
(1)碎紙:可用牛皮紙、白紙、著色紙等度紙為填充劑。一般是將紙張浸泡於樹脂中,乾燥後切片,然後以此為材料壓製成板材。
(2)木粉:廣泛用於熱固性樹脂,抗衝強度高、收縮性小、電性能好、價廉。木粉粒子以大小均勻為好,木片、樹皮等大顆粒應(yīng)除去。
(3)棉屑:棉屑是由棉布剪裁或棉紡淨化對所獲得,填充棉屑的塑料製品抗衝性能有改善,而且體積大.
(4)α-纖維素:α-纖維素是一種無色纖維素,為木漿經(jīng)堿處理後的產(chǎn)物。主要用於淺色脲醛及三聚氰胺甲醛樹脂配方中。用α-纖維素作填充劑的製品其抗衝強度冇有木粉作填充劑的製品好,硬度較高、不影響比重,而成型收縮率低。
(5)花生殼:花生殼是含酚量很高的、來源豐富的廉價填充劑?;ㄉ鷼し劭梢赃m當改進HDPE、PS、PP的性能並降低成本?;ㄉ鷼し郾睃I大體上無極性特征。其吸水性也較木粉小。
(6)胡桃殼:胡桃粉是加工胡桃時產(chǎn)生的廢料,由於含有大量木質(zhì)樹脂和角質(zhì)蠟,所以它是不吸水的。
4.矽酸鹽類
(1)石棉:
白色至灰白色纖維狀物質(zhì)?;瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,耐堿性強、耐酸性差,絕電、絕熱性能好。
在塑料工業(yè)中,石棉一般指溫石棉。溫石棉纖維長度不一,天然產(chǎn)品長度約1英寸,直徑0.025-0.035微米,工業(yè)應(yīng)用時需磨短。纖維有細軟絲狀和粗糙狀之分。粗糙狀纖維不可彎曲、研磨時容易折斷;而細軟絲狀則可彎曲,不易折斷,但強度大,在塑料工業(yè)中的應(yīng)用也較廣泛。
(2)陶土:陶土的主要成分為高嶺土,用於聚酯和環(huán)氧樹脂方麵有耐磨及吸水性低的優(yōu)點。
經(jīng)600℃煆燒後稱為煆燒陶土,經(jīng)研磨成細粉末後可用作聚氯乙烯填充劑,並可改善塑料的電絕緣性能。煆燒陶土質(zhì)硬難以磨細,所以加入煆燒陶土的製品表麵光滑度不及加入碳酸鈣的好。
陶土煆燒溫度如超過1000℃,則質(zhì)更硬,很難細磨,電絕緣性能反而降低,故不宜作塑料的填充劑。
陶土有吸濕性,所以要注意貯藏條件,避免受潮。陶土的吸增塑劑量大於碳酸鈣。
(3)雲(yún)母:這是雲(yún)母族礦物的總稱,是複雜的矽酸鹽類,單斜晶係,晶體常成假六方片狀。集合體是鱗片狀,有玻璃光澤。解理平行底軸麵極完全。薄片具有彈性,種類很多,在塑料工業(yè)中廣泛使用的有以下幾種:
I.白雲(yún)母
白色、淡黃色、談棕色或筋紅色,薄片透明,比重2.76-3.1,硬度2.0-2.5
Ⅱ.黑雲(yún)母
黑色、深棕色或深綠色,比重2.8-3.2,硬度2.5-3.0。
Ⅲ.金雲(yún)母
金雲(yún)母也稱鎂雲(yún)母,黃色至深棕色。雲(yún)母具有優(yōu)良的耐熱、耐酸堿性和電氣絕線性。雲(yún)母粉也易與樹脂混合。
(4)滑石
白色或淡黃色,單斜晶,常成片狀、鱗片狀或致密塊狀集合體。玻璃光澤,片狀解理極完全。滑石有滑膩感,極軟,化學(xué)性質(zhì)不活潑,耐火性和電絕緣性均良好。
(5)矽酸鈣(矽灰石)
矽酸鈣也可稱為矽灰石,用於提高熱固性樹脂、PVC、聚烯烴、尼龍和環(huán)氧樹脂的耐化學(xué)、耐濕性能,降低成型收縮率,並有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性、韌性、硬度、電和熱的絕緣性。
(6)中空微球:中空微球可由熔體噴射法、直接加熱發(fā)泡法、發(fā)泡劑發(fā)泡法、芯材分解法、加熱炭化法、煙囪灰回收法等多種方法製成。
5.三氧化矽類
(1)矽藻土:矽藻土是由矽藻的矽質(zhì)細胞壁組成的一種生物化學(xué)沉積巖。淺黃色或淺灰色。質(zhì)軟,多孔而輕,易磨成粉末,能強吸水性,溶於強堿溶液,是絕熱、聲、電的材料。
(2)石英:石英是分布很廣的一種造巖,三方晶係。常成六方柱和六方雙錐形晶體,並成晶簇和晶洞。透明、半透明或不透明。無解理、貝殼斷口。晶麵有玻璃光澤。斷口是類似脂肪光澤的玻璃光澤。塑料工業(yè)中作填充劑用的一般是石英粉。
(3)矽石:矽石在自然界中分布很廣,呈白色或無色,
矽石的耐熱、耐化學(xué)品性能很好,熱膨脹係數(shù)低電絕緣性能好。
(4)白炭黑(也稱膠體二氧化矽、水合二氧化矽,氣相二氧化矽)。
白色無定形細微粉末,折光率1.46,粒徑及含水量隨製法不同而異。白發(fā)黑絕緣性好,不溶於水和酸、溶於苛性堿及氫氟酸,受高溫不分解,吸水性強,公空氣中易潮解,性能與炭黑類似,但呈白色,在空氣中吸收水分後成為聚集的細粒子。
6.金屬氧化物
二氧化鈦(又名鈦白粉)
金紅石和鈦鐵礦是生產(chǎn)二氧化鈦的二種*主要的天然礦物。在塑料工業(yè)中應(yīng)用的以金紅石為主,將它與氯氣反應(yīng)生成四氯化鈦,然後水解即可得純二氧化鈦。
用於塑料的二氧化鈦應(yīng)是有良好耐光性的白色粉末,雖然在塑料,特彆是在聚氯乙烯配方中,二氧化鈦的應(yīng)用在百份樹脂中可達50份,但嚴格地況,它一般不作為填充劑用而把它看成是一種萬用的白色顏料。
此外,如氧化鋅、三氧化二銻也是白色粉狀料,與二氧化鈦一樣也是一種具有填充劑作用的白色顏料。
7.金屬粉
為了使塑料有金屬的色澤,增加導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和提高剛性、硬度、耐熱性等,往往在塑料中添加不同量的各類金屬粉末。
8.無規(guī)聚丙烯(簡稱APP)
丙烯采用齊格勒—那塔催化劑聚合時,可以獲得95%左右的高等規(guī)度,但畢竟還有5%的無規(guī)聚丙烯存在,它們是粘稠物,冇有什麼機械強度和耐熱性,因此曾作為聚丙烯生產(chǎn)廠的累贅。但是近年來發(fā)現(xiàn)這種無規(guī)聚丙烯中混入一定量的碳酸鈣製成的APP填充母料在聚丙烯、聚乙烯和聚氯乙烯的加工中都能起很好的作用,添加量一般可達20%左右。這不僅對無規(guī)聚丙稀是變廢為寶的出路,而且提高了被填充塑料的塑性、韌性和彈性,又降低丁生產(chǎn)成本。用APP填充母料作填充劑的聚丙烯可以用來生產(chǎn)打包帶、撕裂薄膜、扁絲、編織袋、周轉(zhuǎn)箱、中空容器等。