填充改性是在塑料中添加相對(duì)廉價(jià)的非金屬礦粉體材料或其它材料,從而降低制品的原材料成本,同時(shí)還可以改善塑料材料某些性能,比如剛性、硬度和耐熱性等。通常使用的非礦粉體材料有碳酸鈣(輕鈣、重鈣)、滑石粉、云母粉、高嶺土、硅灰石粉、氫氧化鋁、氫氧化鎂或水鎂石粉、沉淀鋇或重晶石粉等。
填料種類改性效果
碳酸鈣(重鈣、輕鈣)增量降低成本、提高抗沖擊性能、改善印刷性
滑石粉(片狀)增量降低成本、提高剛性和耐熱性、提高尺寸穩(wěn)定性
云母粉(片狀)顯著提高剛性和耐熱性,提高尺寸穩(wěn)定性和耐高溫蠕變性
煅燒高嶺土提高電絕緣性
硅灰石(針狀)有一定增強(qiáng)效果、提高表面硬度
沉淀鋇(重晶石粉)提高制品表面光澤、增大材料密度
氫氧化鋁、氫氧化鎂(水鎂石粉)作為阻燃劑使用,達(dá)到填充、阻燃、消煙三重效果
炭黑制作導(dǎo)電塑料,達(dá)到抗靜電效果,提高耐光照老化性
金屬粉末制作導(dǎo)電塑料,達(dá)到抗靜電效果
木粉降低成本、有利資源再生利用
石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯提高潤(rùn)滑性、減小摩擦力
填充改性中也存在填料在聚丙烯基體中的分布、分散是否均勻的問(wèn)題,同時(shí)填料顆粒表面需經(jīng)適當(dāng)處理才能與非極性聚丙烯的分子有較好的親合性。填料的表面處理方法及處理劑的選擇是決定填充改性成敗的關(guān)鍵。
填充改性PP生產(chǎn)工藝,其主機(jī)都是混煉型擠出機(jī),可以根據(jù)不同的需要采用不同的螺桿形式。通常情況下多采用單螺桿擠出機(jī)或雙波狀螺桿擠出機(jī)或雙波狀螺桿擠出機(jī),只有在特殊專用料的生產(chǎn)上采用雙螺桿機(jī)擠出機(jī),不過(guò)對(duì)用碳酸鈣填充或滑石粉填充、選用單螺桿或雙波狀螺桿擠出設(shè)備完全可以實(shí)現(xiàn)。
共混改性
采用機(jī)械的辦法,在已經(jīng)生成的聚合物中加入其它聚合物,使其性能發(fā)生變化稱之為共混改性。
改性效果改性用添加物
提高抗低溫沖擊性乙丙橡膠、EPDM、POE、EVA、SBS
提高透明性LDPE、乙丙橡膠、POE
提高著色性聚酰胺、聚氨酯、聚、聚丙烯酸酯、聚酯、聚偏二氯乙烯
提高氣密性(氣體阻隔性)聚酰胺、聚偏二氯乙烯
改進(jìn)抗靜電性聚乙烯醇
在共混改性中必須注意不同聚合物之間的相容性,在相容性較差的兩種聚合物共混時(shí),往往需要加入分別和兩種聚合物相容性都好的第三組分,稱之為相容 劑。例如聚丙烯和尼龍-6的相容性極差,單*機(jī)械的力量不能把二者混勻,此時(shí)如加入少許已經(jīng)接枝有順丁烯二酸酐的聚丙烯,由于順丁烯二酸酐與尼龍-6的酰 胺基團(tuán)可發(fā)生化學(xué)反應(yīng),就可以大大改善聚丙烯和尼龍-6的相容性。
共混改性中需注意的是只有形成不完全相容的多相體系,同時(shí)又能使兩種聚合物達(dá)到相互均勻分散時(shí),才能達(dá)到預(yù)期的改性效果。
增強(qiáng)改性PP
纖維狀材料加入到塑料中,可以顯著提高塑料材料的強(qiáng)度,故稱之為增強(qiáng)改性。大徑厚比的材料可以顯著提高塑料材料的彎曲模量(剛性),也可以將其稱之為增強(qiáng)改性。
玻璃纖維是主要的增強(qiáng)材料,可以顯著提高PP塑料的拉伸強(qiáng)度。玻纖含量一般不超過(guò)40%,一般認(rèn)為在纖維長(zhǎng)度大于0.2mm時(shí)有改性效果,其玻纖的直徑在十幾個(gè)微米時(shí)效果較好。玻纖含量增大時(shí),增強(qiáng)PP的加工流動(dòng)性相應(yīng)下降,但仍屬流動(dòng)性較好的塑料。
由于玻纖增強(qiáng)PP可以提高機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性,且玻纖增強(qiáng)PP的耐水蒸汽性、耐化學(xué)腐蝕性和耐蠕變性都很好,在許多場(chǎng)合可以作為工程塑料使用,如風(fēng)扇葉片、暖風(fēng)機(jī)格柵、葉輪泵、燈罩、電爐和加熱器外殼等等。
9應(yīng)用范圍編輯
汽車工業(yè)(主要使用含金屬添加劑的PP:擋泥板、通風(fēng)管、風(fēng)扇等),器械(洗碗機(jī)門襯墊、干燥機(jī)通風(fēng)管、洗衣機(jī)框架及機(jī)蓋、冰箱門襯墊等),日用消費(fèi)品(草坪和園藝設(shè)備如剪草機(jī)和噴水器等)。[4]
10物理性能編輯
聚丙烯為無(wú)毒、無(wú)臭、無(wú)味的乳白色高結(jié)晶的聚合物,密度只有0. 90--"0. 91g/rm,是目前所有塑料中輕的品種之一。它對(duì)水特別穩(wěn)定,在水中的吸水率僅為0. O1%,分子量約8萬(wàn)一15萬(wàn)。成型性好,但因收縮率大(為1%~2.5%).厚壁制品易凹陷,對(duì)一些尺寸精度較高零件,還難于達(dá)到要求,制品表面光澤好,易于著色。[4]
力學(xué)性能
聚丙烯的結(jié)晶度高,結(jié)構(gòu)規(guī)整,因而具有優(yōu)良的力學(xué)性能。聚丙烯力學(xué)性能的值高于聚乙烯,但在塑料材料中仍屬于偏低的品種,其拉伸強(qiáng)度僅可達(dá)到30 MPa或稍高的水平。等規(guī)指數(shù)較大的聚丙烯具有較高的拉伸
強(qiáng)度,但隨等規(guī)指數(shù)的提高,材料的沖擊強(qiáng)度有所下降,但下降至某一數(shù)值后不再變化。
溫度和加載速率對(duì)聚丙烯的韌性影響很大。當(dāng)溫度高于玻璃化溫度時(shí),沖擊破壞呈韌性斷裂,低于玻璃化溫度呈脆性斷裂,且沖擊強(qiáng)度值大幅度下降。提高加載速率,可使韌性斷裂向脆性斷裂轉(zhuǎn)變的溫度上升。聚丙烯具有優(yōu)異的抗彎曲疲勞性,其制品在常溫下可彎折106次而不損壞。
但在室溫和低溫下,由于本身的分子結(jié)構(gòu)規(guī)整度高,所以沖擊強(qiáng)度較差。聚丙烯突出的性能就是抗彎曲疲勞性,俗稱百折膠。[5]
熱性能
聚丙烯具有良好的耐熱性,制品能在100℃以上溫度進(jìn)行消毒滅菌,在不受外力的條件下,150℃也不變形。脆化溫度為-35℃,在低于-35℃會(huì)發(fā)生脆化,耐寒性不如聚乙烯。對(duì)于聚丙烯玻璃化溫度的報(bào)道值有一18qC, OqC, 5℃等,這也是由于人們采用不同試樣,其中所含晶相與無(wú)定形相的比例不同,使分子鏈中無(wú)定形部分鏈長(zhǎng)不同所致。聚丙烯的熔融溫度比聚乙烯約提高40一50%,約為164一170℃, 等規(guī)度聚丙烯
熔點(diǎn)為176℃。[5]
化學(xué)穩(wěn)定性
聚丙烯的化學(xué)穩(wěn)定性很好,除能被濃、濃硝酸侵蝕外,對(duì)其它各種化學(xué)試劑都比較穩(wěn)定;但低分子量的脂肪烴、芳香烴和氯化烴等能使聚丙烯軟化和溶脹,同時(shí)它的化學(xué)穩(wěn)定性隨結(jié)晶度的增加還有所提高,所以聚丙烯適合制作各種化工管道和配件,防腐蝕效果良好。
電性能
它有較高的介電系數(shù),且隨溫度的上升,可以用來(lái)制作受熱的電氣絕緣制品。它的擊穿電壓也很高,適合用作電氣配件等??闺妷?、耐電弧性好,但靜電度高,與銅接觸易老化。
耐候性
聚丙烯對(duì)紫外線很敏感,加入氧化鋅、硫代二丙酸二月桂酯、碳黑或類似的乳白填料等可以改善其耐老化性能。
疏水參數(shù)計(jì)算參考值(XlogP):3.32、 氫鍵供體數(shù)量:03、 氫鍵受體數(shù)量:34、 可旋轉(zhuǎn)化學(xué)鍵數(shù)量:15、 互變異構(gòu)體數(shù)量:6、 拓?fù)浞肿訕O性表面積(TPSA):29.5避免強(qiáng)氧化劑,氯,密閉,陰涼干燥處保存,確保有良好的通風(fēng)。
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