Predstavitev več običajnih anorganskih polnil za plastiko

Steklena vlakna

Proizvajalec strojev za ekstrudiranje na Kitajskem: Steklena vlakna so polnilo, ki se pogosto uporablja v inženirskih plastikah. Njegove glavne sestavine so silicijev dioksid in drugi izpeljani kovinski oksidi. Trenutni mednarodni prevladujoči proizvodni postopek je metoda vlečenja v peči; delimo ga na brezalkalna steklena vlakna, steklena vlakna z zmerno alkalnostjo in steklena vlakna z visoko alkalnostjo; steklena vlakna, ki se pogosto uporabljajo v inženirskih plastikah, so predvsem brezalkalna narezana steklena vlakna in neobravnavana dolga steklena vlakna. Po dodajanju steklenih vlaken se inženirske plastične mase spremenijo na naslednji način. .

Prednost

1. Poveča trdnost in trdoto; povečanje steklenih vlaken lahko izboljša trdnost in trdnost plastike;

2. Izboljša toplotno odpornost in temperaturo toplotne deformacije. Če vzamemo najlon kot primer, pri dodajanju najlona s steklenimi vlakni se temperatura toplotne deformacije poveča vsaj za 30°C ali več, in toplotna odpornost splošnega najlona, ojačanega s steklenimi vlakni, lahko doseže več kot 220°C;

3. Izboljša dimenzijsko stabilnost in zmanjša krčenje;

4. Zmanjša krivljenje in deformacijo;

5. Zmanjša lepljenje;

6. Zmanjša higroskopičnost.

Slabosti

Ko se modul izdelka poveča, se trdnost zmanjša; to bo negativno vplivalo na ognjevarno zmogljivost, ker bo učinek svečnega vata motil sistem za protipožarno zaščito in vplival na učinek protipožarne zaščite; izpostavljena steklena vlakna bodo zmanjšala sijaj površine plastičnega izdelka.

Dolžina steklenih vlaken neposredno vpliva na krhkost materiala; če se steklena vlakna ne obdelujejo dobro, bodo kratka vlakna zmanjšala udarno trdnost; če se dolga vlakna dobro obdelujejo, se bo udarna trdnost izboljšala. Da bi se krhkost materiala močno ne zmanjšala, je treba izbrati določeno dolžino steklenih vlaken.

Vsebnost vlaken v izdelku je tudi ključno vprašanje. Industrija praviloma uporablja celoštevilčne vsebnosti, kot so 15%, 25%, 30%, 50% itd. Konkretno vsebnost steklenih vlaken je treba določiti glede na uporabo izdelka.

Da bi dobili dobre mehanske lastnosti in površinske učinke, sta premer in dolžina steklenih vlaken ter površinska obdelava in vsebnost steklenih vlaken pri kasnejši modifikaciji vse zelo pomembni!

Kalcijev karbonat

Proizvodi iz kalcijevega karbonata iz kitajskega stroja za ekstrudiranje se delijo na težki kalcijev karbonat in lahek kalcijev karbonat. Težki kalcijev karbonat se skrajša v težki kalcij, v angleščini pa v GCC. Ker je sedimentacijski volumen težkega kalcijevega karbonata manjši od lahnega kalcijevega karbonata, ga imenujemo težki kalcijev karbonat. Trenutno obstajata dva glavna postopka za industrijsko proizvodnjo težkega kalcijevega karbonata: en je suhi postopek, drugi pa mokri postopek. Suhi postopek proizvaja cenejši in vsestranski izdelek kot mokri postopek.

Lahki kalcijev karbonat se imenuje lahki kalcij, znano tudi kot precipitirani kalcijev karbonat, v angleščini pa skrajšano v PCC. Glavne sestavine apna so žgani apnenec in druge surovine za formiranje apna. Nato se vneseta ogljikov dioksid, karbonizirano apnenčno mleko za formiranje precipitata kalcijevega karbonata, na koncu pa se pridobi z dehidracijo, sušenjem in razdrobljenjem. Ali pa se najprej uporabi natrijev karbonat in kalcijev klorid za izvedbo metateze reakcije in nastanek kalcijevega karbonata, nato pa se dehidrirajo, sušijo in razdrobijo.

Kalcijev karbonat je eden najzgodnejših anorganskih polnil, ki se uporablja za polnjenje in ojačanje PP, in uporaba mikrovelikostnega kalcijevega karbonata je vedno bila dominantna. Raziskave kažejo, da lahko dodajanje kalcijevega karbonata poveča udarno trdnost PP, vendar se zmanjša vzdržljivost na raztezanje; dodajanje lahkega kalcijevega karbonata lahko hkrati izboljša udarno trdnost in iznosno trdnost, PCC, obdelan s stearinsko kislino, pa ima boljši učinek. Kalcijev karbonat, obdelan s titanatnim spojnim sredstvom, lahko bistveno izboljša udarno trdnost PP.

S pojavom nanovelikostnega kalcijevega karbonata je proizvajalec strojev za ekstrudiranje na Kitajskem ugotovil, da lahko nanovelikostni kalcijev karbonat hkrati ojača in otrdi, pri čemer je učinek otrdenja boljši kot pri mikronvelikostnem kalcijevega karbonatu. Študije so pokazale, da je morfologija nano-kalcijevega karbonata drugačna, mehanske lastnosti kompozitnih materialov pa so prav tako zelo različne. Kubični nano-kalcijev karbonat koristi za izboljšanje udarnih lastnosti kompozitnih materialov, medtem ko lahko vlaknasti nano-kalcijev karbonat bistveno izboljša trdne lastnosti materiala. Nano-kalcijev karbonat lahko bistveno izboljša sferulite PP in spodbuja njihovo tvorbo.

Steklene kroglice

Steklene kroglice so nov tip silikatnega materiala, vključno s trdimi in votlimi. Običajno se steklene kroglice z velikostjo delcev 0,5–5 mm imenujejo fine kroglice, tiste z velikostjo delcev pod 0,4 mm pa mikrokroglice; obstaja veliko vrst mikrokroglic glede na različne vire, steklene kroglice iz pepela pa se pridobivajo iz pepela. Vrsta lahkega mikro-sferskega materiala, njegova glavna sestavina je silicijev dioksid, vsebuje pa tudi različne kovinske okside. Steklene kroglice iz pepela imajo prednosti visoke temperature odpornosti in majhne toplotne prevodnosti. Imajo odpornost proti obrabi, stiskanju, ognjevarnost in druge lastnosti materiala, njihova posebna sferična površina pa lahko izboljša procesno tekočnost materiala; poleg tega je njihov sijaj površine dober, kar lahko poveča sijaj površine izdelka in zmanjša adsorpcijo umazanije na površini.

Steklene kroglice se široko uporabljajo za ojačanje in otrdenje PP. Raziskave kažejo, da se s povečanjem vsebnosti steklenih mikrokroglic linearno poveča modul na raztezanje, upogibna trdnost in modul kompozitov PP/steklene mikrokroglice iz eno- in dvo-vretenega ekstruzije, medtem ko se iznosna trdnost rahlo zmanjša; razpokna deformacija se poveča pri nizki vsebnosti, nato pa hitro upade, udarna trdnost materialov iz eno- in dvo-vretenega ekstruzije pa se poveča in se z večanjem odmerka steklenih kroglic v določenem območju poveča, pri čemer je udarna trdnost materiala iz eno-vretenega ekstruzije nekoliko višja kot pri dvo-vretenem ekstruziju, velikost delcev steklenih kroglic pa ima velik vpliv na trdnost kompozita PP/steklene kroglice.

Silikatni minerali

Trenutno so najbolj razširjeni in raziskani silikatni minerali talk, montmorillonit, wollastonit itd. Med njimi sta attapulgit in zeolit pridobila tudi več pozornosti.

Tako talk kot montmorillonit (MMT) sta slojasti silikatni minerali. Talk je magnezijev silikatni mineral z luskasto strukturo. Na splošno, boljše kot je velikost delcev, boljši je razpršilni učinek, kar lahko izboljša temperaturo toplotne deformacije in površinsko končno obdelavo materiala; razmik med sloji MMT je velik, zato se pogosto uporablja interkalacijska metoda za pripravo PP kompozitnih materialov. MMT lahko tvori dobro interkalacijsko strukturo v PP matriki, s čimer izboljša odpornost na udarce in dimenzijsko stabilnost PP.

Attapulgit (ATP) je verižni slojasti silikat. ATP je naravni enodimenzionalni nanomaterial silikatni mineral. Njegova osnovna strukturna enota je igla ali kratko vlakno podoben monokristal. ATP se lahko kombinira s polipropilenom na dveh ravneh mikro-polnjenja in nano-ojačanja, da se izboljšajo mehanske lastnosti materiala. Ta nov tip kratkih glinevnih vlaken premaga slabosti splošnih smole ojačane s steklenimi vlakni, kot so slaba tekočnost, groba videz in resna obraba obdelovalne opreme, zato ima visoko razvojno vrednost.

Vrsta stroja za ekstrudiranje iz Kitajske Wollastonit je silikatni mineral z enojno verigo, ki se običajno pojavlja v obliki luskastih, radialnih ali vlaknastih skupkov. Študije so pokazale, da lahko plastike, napolnjene z wollastonitom, ne samo izboljšajo svoje mehanske lastnosti, ampak se lahko uporabljajo tudi namesto steklenih vlaken za zmanjšanje stroškov.

Zeoliti so silikatni minerali na polici. Imajo bogato strukturo votlin in lahko pripravijo kompozitne materiale iz polipropilena z močno funkcionalnostjo tako, da adsorbirajo ali vgradijo funkcionalne delce ter s tem izboljšajo dodano vrednost izdelkov. Zato ima razvoj funkcionalnih kompozitov PP/zeolit velik potencial in je postal vroča točka trenutnih raziskav in pozornosti.

Titanijev dioksid

Kemična sestava titanijevega dioksida je titanijev dioksid. Glede na različne kristalne oblike obstajata rutilska in anataska tipa. Rutilska tipa je najstabilnejša kristalna oblika z kompaktno strukturo; njena trdota, odpornost proti vremenskim vplivom in odpornost proti prašenju sta boljša kot pri anataski tipu. Je stabilen do različnih kemičnih snovi v atmosferi, netopen v vodi in ima dobro toplotno odpornost. Po dodajanju titanijevega dioksida lahko ne samo izboljšamo belino izdelka, ampak tudi zmanjšamo škodljivi učinek ultravijoličnih žarkov, izboljšamo odpornost polipropilena pred svetlobnim staranjem ter izboljšamo togost, trdoto in odpornost izdelka proti obrabi; vendar pa se razlikuje od kristalnih materialov, kot so PP, PA in drugi, ki imajo slabo združljivost; zato je potrebno poskrbeti za njihovo združljivost in modifikacijo.