粉體的物理性質(zhì)對填充體系的影響

發(fā)布時間 | 2017-01-14 09:03 分類 | 粉體應(yīng)用技術(shù) 點擊量 | 6216

石英涂料顏料重晶石碳酸鈣

導(dǎo)讀：

天然礦物在業(yè)生產(chǎn)中用于填料時，除了起填充作用降低成本外，部分還能賦予材料優(yōu)異的性能和新的功能，使產(chǎn)品性能更加優(yōu)越。填料粉體的物理及化學性能對填料的加工性能及使用性能有著極大的影響。

本篇將為大家解析粉體的物理性質(zhì)對填充體系的影響。礦物填料的物理特性，主要考慮粒徑大小、粒徑分布、顆粒形狀、比表面積、吸油值、硬度等。

一、填料的分類

美國學者HurlLut將填料的化學組成按氧化物、鹽、單質(zhì)和有機物做大致的劃分。

按填料的作用分類：普通填料和功能型填料，前者增加制品的體積或數(shù)量、降低制品的成本，后者改善制品的性能或賦予制品某些新的功能。

各種填料在塑料制品中的功能如下表所示：

二、礦物填料的物理性質(zhì)

1、粒徑、粒徑分布

填料顆粒的粒徑和粒徑分布是粉體填料的重要特性之一。填料粒徑、粒徑分布影響到材料制品如塑料、橡膠的力學性能；影響到造紙?zhí)盍稀⑼坎?a title="顏料" href="http://www.shpa18.com/powder/dlist.html?id=113" target="_blank" style="color:blue">顏料及涂料的光學性能、流變性能。

一般而言礦物粒徑越小，填充材料的力學性能就越好，如添加到橡膠里的粒子，粒度越小，其撕裂強度就越大。但同時顆粒粒徑越小，實現(xiàn)其均勻分散就越困難。另外，顆粒越小，吸油值就越大，所需助劑就越多，因此加工費用就越高。

因此在實際應(yīng)用中，各種填料有一個適宜的范圍，詳見下表，單位為微米。

粒度的測試方法有篩分法、顯微鏡法、沉降法、電阻法、激光法等，具體內(nèi)容可參考文章：粒度測試的方法及應(yīng)用簡介（點擊可查看）

2、顆粒形狀

顆粒形狀是影響填料在填充體系中起作用的重要因素之一。顆粒的形狀可用掃描電鏡和透射電鏡進行分析。

顆粒的典型形態(tài)見下圖:

不同形貌的礦物填料對填充體系的影響見下描述：

a、球形：呈球形或非常微細接近于球形的填料均屬球形礦物填料。

對填充體系性質(zhì)的影響：球形填料在塑料復(fù)合材料中具有良好的流動性，在制品表面能形成平滑面，制品內(nèi)部應(yīng)力均勻。

b、片狀：底面形狀與厚度存在一定比例關(guān)系，在充分分散的情況下，能以單片狀或聚合片展現(xiàn)。

對填充體系性質(zhì)的影響：徑厚比大于一定值時，復(fù)合材料的剛性大大提高。當其表面和聚合物的鏈端間具有很高的黏附力時，長寬比小的填料也可產(chǎn)生增強作用。片狀如高嶺土和云母可作為表面涂膜，在天然和合成橡膠中，能改善強度、耐磨性和剛性。滑石在塑料中能改善化學性能、耐熱性、沖擊強度、空間穩(wěn)定性、剛性、硬度、熱導(dǎo)率和絕緣性能。

c、粒狀：是介于球形和片狀的一種微小粒子，縱橫比大約為1，但又不是圓球形粒子。屬于粒狀的有立方體、菱形體等。

對填充體系性質(zhì)的影響：碳酸鈣在橡膠制品中主要是降低成本。特細級碳酸鈣可作塑料功能性填料，改進耐擦傷性能和光澤，增強耐沖擊性，改善冷態(tài)流動性，在涂料中有很好減光、防老化性能。重晶石和硫酸鋇粉的高防水性和耐用性，可以作為防銹涂料的涂底材料。硫酸鋇可以改變和提高橡膠制品的耐腐蝕性能。

d、針狀：斷面有圓形、正方形、六邊形、長方形、三角形等，長度方向類似纖維狀。石膏、硅灰石是典型的針狀填料。

對填充體系性質(zhì)的影響：硅灰石填充樹脂后，尺寸穩(wěn)定性好，有耐磨擦性，平滑性且富于自然色澤，在樹脂中的分散性好，強度下降程度小且填充材料熔體黏度低，對樹脂填充量可達70%以上。

e、纖維狀：集合狀態(tài)較復(fù)雜，斷面形態(tài)有圓形、長方形、復(fù)雜形等，纖維長徑比大小不一，如石棉、海泡石。

對填充體系性質(zhì)的影響：在塑料成型加工中通常起增強作用。海泡石用于淺色大底膠鞋中，其補強性能僅次于白炭黑，因其吸水性較強而易吸濕，儲存有缺陷。

3、比表面積

比表面積是指單位質(zhì)量的物質(zhì)所具有的表面積。填料的比表面積越大，對樹脂填充改性的效果越好。但填料顆粒比表面積越大，表面自由能越大，顆粒之間越易凝聚，越難分散。

常見填料的比表面積見下表。