填充與纖維增強1

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1、第四章聚合物的填充改性與纖維增強復合材料填充改性——就是在聚合物基體中添加與基體在組成和結構上不同的固體添加物；目的：a）使塑料制品的原料成本降低；b）使塑料制品達到補強或改善加工性能；c）賦予制品特殊的性能，如阻燃或抗靜電等。纖維增強——往往是通過采用具有特大長徑比或徑厚比的填料，加入到聚合物基體中，達到大幅提高共混物的力學性能(尤其是強度和剛度)的目的；常用的纖維有：玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維以及晶須等，這些填料加入到塑料中后對材料的力學性能和耐熱性能有顯著貢獻。填充及增強改性的意義——填料不僅具有降低聚合物材料的成本的作用，更重要的是改善聚合物的某些性能，甚至賦予

2、聚合物材料某些特殊功能，從而拓展聚合物的應用領域；某些填料的應用還能使聚合物材料的環(huán)保性增強，如淀粉等可生物降解填料。填充增強改性的重要性一、它是獲得具有獨特功能新型高分子化合物最便宜的途徑。二、它是在保證使用性能要求的前提下降低塑料制品成本最有效的途徑。三、它是提高產(chǎn)品技術含量，增加其附加值的最適宜的途徑。聚合物填充改性技術研究內容工業(yè)礦物填料的細化和微細化復合材料界面工程和填料的表面處理混合與混煉設備及工藝剛性粒子增韌環(huán)境友好塑料材料煅燒煤系高嶺土在農(nóng)用塑料薄膜中的應用抗菌塑料新型增強、阻燃纖維——鎂鹽晶須4.1填料的種類及特性填料也稱為填充劑，是高分子材料中的重要

3、固體添加劑之一，將其添加入聚合物中可增加體積、降低成本，同時還能改善聚合物某些方面性能如強度、剛度、熱穩(wěn)定性等。尤其是一些功能性填料還可賦予高分子材料特殊的電、磁、阻燃、耐磨、耐輻射等性能，拓寬其應用領域，填料已被認為是一種功能性添加劑。填料的分類方法很多，一般可分為無機填料和有機填料兩大類。常見的無機填料包括碳酸鈣、滑石粉、云母、高嶺土、二氧化硅、炭黑等，有機填料包括木粉、棉短絨、麥稈等。也可根據(jù)化學組成將填料分為氧化物、鹽、單質和有機物四大類?；蚋鶕?jù)填料的幾何形狀分為粉狀、粒狀、片狀、纖維狀等。碳酸鹽碳酸鹽類型的填料是塑料填料中最重要的一類。它以碳酸鈣為主，分子式為

4、CaCO3。碳酸鈣分為天然礦石磨碎而成的重質碳酸鈣和用化學法生產(chǎn)的沉淀碳酸鈣又稱輕質碳酸鈣。兩種天然碳酸鈣礦石來源于石灰?guī)r。重質碳酸鈣密度為2.7～2.95g／cm3，輕質碳酸鈣密度為2.4～2.7g／cm3。碳酸鈣分類(1)輕質碳酸鈣：這是用化學方法制造的碳酸鈣，學名叫沉降性碳酸鈣。(2)重質碳酸鈣：是指由石灰石經(jīng)選礦、粉碎、分級、表面處理而成的碳酸鈣。它不象輕質碳酸鈣那樣，經(jīng)過化學反應制得。重質碳酸鈣也叫三飛粉，是無味、無嗅的白色粉末，幾乎不溶于水。(3)膠質碳酸鈣：又稱為輕質活性碳酸鈣，是一種白色細膩、軟質粉末，與輕質碳酸鈣不同之處，是其粒子表面吸附一層脂肪酸皂，

5、使碳酸鈣具有膠體活化性能，比重小于輕質碳酸鈣，為1.99～2.01。碳酸鈣優(yōu)點1)價格低廉，普通重質碳酸鈣每噸100～300元，普通輕質碳酸鈣數(shù)百元/噸。2)無毒、無刺激性、無味。3)色澤好、白，對其它顏色的干擾小，易著色。4)硬度低，對加工設備的磨損輕。5)化學穩(wěn)定，屬惰性填料，熱分解溫度為800℃以上。6)易干燥，水分易除去，無結晶水。碳酸鈣用途1)增量，降低成本。2)提高制品的耐熱性，例如在聚丙烯中添加40％的CaCO3，其熱變形溫度可提高20℃左右。3)改進塑料的散光性，起到遮光或消光的作用。4)改善塑料制品的電鍍性能或印刷性能。5)減少制品尺寸收縮率，提高尺寸

6、穩(wěn)定性。廣泛應用于PVC中，可制造管材、板材、人造革、地板革等，也應用于PP、PE及橡膠制品中。硅酸鹽以硅酸鹽礦物為主要原料制成的塑料填充用填料有滑石粉、高嶺土、云母粉、硅灰石粉等。高嶺土也稱陶土，是粘土中的一種，是一種水合硅酸鋁礦物質，英文名kaolin，其分子式可表達為A12O3·2SiO2·2H2O。一般高嶺土中含有SiO240％～50％，A12O330％～40％，F(xiàn)e2O31.2％～2.0％，燒失量為11％～12％，此外還含有微量Ti、Ca、Mg、K、Na等金屬元素的氧化物。它的單晶是一種雙層水合硅酸鋁，一層是二氧化硅，一層是水合氧化鋁，通過化學結合而成，具有六

7、角形片狀構型。在水中pH值略呈酸性，但其耐酸堿性在大多數(shù)情況下仍然很好。高嶺土的密度為2.60～2.63g／cm3，莫氏硬度為1，吸油值為30%～50%，折射率為1.56。高嶺土具有優(yōu)良的點絕緣性能，可用于制造各種電線包皮?？蓮V泛應用于PVC、PP、PS及各種橡膠中?；刍凼且环N含水的、具有層狀結構的硅酸鹽礦物，英文名Talc，化學式：Mg3(Si4O10)(OH)2。其化學組成：MgO為31.8％，SiO2為63.37％，H2O為4.7％，常含少量的Fe、Al等元素?；鄣拿芏葹?.7～2.8g／cm3，吸油值20%～40%。硬