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1、矿物与塑料非金属矿物填料的特性及应用76第十一卷第二期堆质拽矿论丛7,矿物与塑料矽.非金属矿物填料的特性及应用奎建王谢垂銎(北京辩拄大学)要本文论述了塑料业中无机非金属矿物填料的特性及影响因素,介绍了几种常见非金属矿提要本文论述了塑料业中无机非金属矿物填料的特性及影响因素,介绍了几种常见非金属矿美蕾词皇星芏塑垄塾墓拉应用)1前言l随着高分子科学的创立和发展,石油化工的迅速发展和成型加工技术的不断开拓,作为高分子合成材料的塑料以其原料丰富,制造容易,成本低廉,比强度大和性能优良,适应性强等特点,已从部分替代金属,木材,皮革及无机材料,发展成各个部门不可缺少的一种化学材料,因而被称为重要的非金属材
2、料之一.但是塑料和其他材料相比,又有一系列缺点,如与钢铁相比?其刚度和强度低,尺寸稳定性差.表面硬度低.易擦伤,耐热性差等.对塑料进行改性处理,可以大大提高塑料材料的性能,降低产品成本,扩大原有材料的品种,这是近二十年来国内外科研和生产的发展重点.其中用无机非金属材料填充增强是对塑料进行改性的重要方法,它能扩大塑料的应用范围”.近年来由于新的表面处理技术的应用,使填充增强技术得到了进一步的发展.许多无机非金属矿物如碳酸钙,高岭土,滑石,石英,云母,硅灰石等都可以作为塑料的填充改性剂.目前,填充聚氯乙烯和不饱和聚脂产品已用于汽车零件,管材,建材产品及电气和电子部件,它已同钢铁,木材,水泥一起并列
3、为四大建筑材料,因此,世界塑料工业中的矿物填料用量一直在迅速增长.t藕日期.1995.918,改回日期:19%.3.1第十一卷第二期李建平等,矿钫与塑料非金属矿物填科的特性盈应用772矿物填料的特性及影响因素所谓填料就是在主要材料中添加另外一种材料,所以也叫做添加剂,可分为两种:一种是为了降低成本,用廉价材料添加在价格较高的材料中,并不改变材料性能的惰性填料;另一种添加剂是功能性填料,具有特殊功能,如电绝缘,导电,磁性,阻燃,抗静电,增强,补强等,加入后使材料性能得到改善.填料的各种特性,是填料使用和加工中必须考虑的重要因素,最为重要的有以下方面一:2.1大小与形状填料的粒径一般为0.115F
4、m从与塑料树脂作用来看,填料粒径越小越好,填料越细,表面积越大,高分子树脂对其吸附作用也随接触界面增大而增加近年来,塑料填料中的超细填料,大有代替普通填料的趋势.填料的形状,对于填料的补强和加工影响很大.不同形状填料充填的塑料制品,其机械强度一般是纤维状>片状>柱状,块柱>立方体>圆球形.即长径比越大,机械强度越高,如普通加工片状云母粉,补强作用甚小,当加工成高纵横比形状时(纵/横>100),则成为一种高级补强填料.2.2寰面性质填料的表面性质包括物理性质(如表面积,表面能,表面形态)和化学性质(包括晶体结构,表面官能团).这些性质对填料活性,分散及其与有机树脂结
5、合及表面改性等有着很大影响填料的表面积(cm/g),是填料表面物性中最重要因素之一除一些多孔矿物本身具有较大表面积外,矿物的形状和粒径大小是影响表面积的主要因素.一般填料的长径比越大,表面积越大;填料越细;表面积越大.表面积越大,与树脂结台力越强,则填料性质越优良.表面能除了与表面积有关外,更主要的决定于矿物本身.几种常见矿物的表面能(10J/m.)为:云母24002500,玻璃1200,TiO2650,高岭土500600,碳酸钙6570,滑石6070一般表面能大,影响填料分散性,对极性大的有机树脂更为明显.作为填料的表面化学性质,最主要的是表面官能团,如粘土矿物硅氧四面体表面及二层结构粘土棵
6、露的镁铝铁八面体表面,它们对活性与树脂结台强度及表面改性的难易有重要影响.2.3化学性质填料的化学成分对塑料主要有以下影响:影响耐腐蚀性.如在耐酸塑料中,不能选用碳酸钙,硅灰石及金属等填料而耐碱塑料制品中,则不能选用石英等作为填料.影响塑料树脂结构填料中某些金属离子,常与有机树脂直接或问接作用,影响了树脂内部结构.如在聚氯乙烯树脂中,不宜选择含有铁离子的填料.因为铁离子不单影响制品色泽,而且在加工时会使树脂解聚.影响热稳定性.如在耐高温塑料中,不宜选择含水氧化铝或三术铝石等作为填料.因为当加热至3003以上,填料中的结构水放出,使塑料内部结构破坏.影响塑料的某些性质,如作为电绝缘的煅烧高岭土壤
7、料,其Al/Si0比值越高,绝缘性越好78第十一卷第二期垮质拽矿论丛2.4热学性质一般矿物填料的导热系数比树脂高,比热较树脂低,热稳定性要好.因此填料加人后不仅可使塑料制品热稳定性提高,而且可使塑料加工时导热变快,从而缩短了熔融和冷却时间,提高生产率,降低能耗.一般矿物填料热膨胀率只是树脂类的0.20.5.由于冷却收缩大小不同,易在填料与树脂结合面产生应力,发生裂纹,易老化,但同时也会提高塑料制品的刚性.此外.影响矿物填料使用的还有其光性,白度,硬度,密度,吸油性,介电常数,熔点.3几种常用矿物填料的特性及其在塑料中的应用塑料种类,性能,组成不同,对其中矿物填料的种类,用量,添加方式及填料自身
8、的特性要求也不同,应根据塑料使用目的与性能要求而适当选用.例如,填料价格(包括改性后的售价)要低于树脂,且有充足来源,要无毒,无刺激性,无味,不与基体或添加剂发生有害反应;工艺性较好,如易于湿润,分散,粘度和流变性好;稳定性好,有利于改进复合材料的性能等.满足这些要求的矿物主要有:粒状矿物方解石,石英(包括组成为CaCO,SiO2的化学物质),重晶石,长石,霞石正长岩,三水船石,石膏等;片状矿物高岭石,滑石,云母,叶腊石,石墨,水镁石等纤维状矿物石棉,纤维水镁石,玻璃纤维,硅灰石及人造纤维等.尽管矿物的种类和性质是十分多样的,但目前已开发的,能满足塑料制造技术与塑料产品性能要求的矿物却是有限的
9、.表1列举了几种常用矿物在塑料中的填加量及其主要填充效果.寰1常见童料填料矿物一览寰Table1TheCODIfftOBmlaeralsplasticfillersandtlirftmeflons.矿物主要树脂制品举例及添加量主要功髓ABS?氟塑辩,PP,柔韧PVC1738,PP碳酸钙PS,PVC,PU,环氧3O40,PVC塑辩溶艘制品量常用的填辩,增加抗压系散改善750,其他PVC昔表面光精度,控帝I牯滞度,合成树脂,TPESPCC.3O,PVC地板硅448O尼龙,PU,PVC,汽车尼龙配件如前灯,轮罩等最广泛用于电线和电缆,SMc,高.晕土PEU,TPES,聚烯烃204OBMCp及乙烯基地
10、扳中l降低成类树脂本,改善光洁度.ABS,氟塑辩,尼龙,聚烯烃结构泡沫塑料lO薄片增加劲度,增强绝缘性,耐热云母PC,TPES,PP,热届25I酚醛塑料60,环氧树脂性及机挑性能.塑辩,聚烯烃类树脂5O尼龙,聚烯烃类树PP154O槽石脂,PVC,酚醛塑辩,HDPE2030增加抗压,拉伸强度,抗蠕变-PU,PS,PP等PS304O第十一考第二期李建平等,矿衔与塑料非金属物填科的特性及应用79尼龙,PC,TPES,Ps,尼龙50增加强度,降低嗳亦率.提高热和硅灰石热届塑料,聚烯烃类LDPE40尺寸稳定性,改善介电指标和电绝PP2328树脂缘性PS30ABS.TPES,LDPE.PE灌缸6O%铝矾土
11、PVC,环氧村脂.酚PVC电线和电缆9%50增加拉伸强度,抗热,阻燃醛塑料,PU长石和基丙烯酸类树脂.纤维特殊填料.易于摄湿和分散.增加蠢,PP,PS,PVC,剐性PVc薄膜23石正长岩柔较PVc板材33透明度和半透明度,增强抗风化和PEC,环氧树脂化学摄蚀能力增加比重和磨擦系数,增强耐化”aIde2ThetechaiolnpeclfkatloiofnaturalcaldamcarbonateCaCO98.599.5Mgo0.5Fe20l0.2硅酸铅(胶态)l-0灼烧失重43.343.8湿含量(DIN53198.ISO/DIS787/2一l979)0.2密度2.豫/cm羹氏硬度自度(Elre曲
12、.绿色游光嚣.Mg0100%)8595%pH(DIN532.0,I90/I)Is787/9-1979)9.09.5嗳油值(DIN53l99)92lg/lOOg粉末D()P指数(ASTMD28l一31)933g/100g粉末比表面l15m/g80第十一卷第二期地质拽矿论丛高质量的碳酸钙应具有以下性能特点:化学纯度高,不含有能催化聚合物中老化过程的重金属离子没有形成聚集体的倾向;方解石结构具有比较小的比表面积,对增塑剂及其它添加剂没有大的吸收作用;白度高,有可能部分代替昂贵的白色颜料分散性良好;可提高劲度和弹性模量,减小制品的收缩率改进捌品的表面质量,提高稳定性和耐老化性,提高冲击强度;无毒,无臭
13、,无味,耐热性达600,且价格低廉.3.1.2合成的沉淀碳酸钙(轻质碳酸钙)这种碳酸钙相对于天然碳酸钙来讲,又称为轻质碳酸钙,系由CaC1.和CaCO溶液反应或Ca(OH)和NaCO.溶液反应制成,粒度细,白度高.在国外,轻质碳酸钙结晶时,曾加入一种晶种,使其成一向生长,达到纤维化,产品具有很好的补强作用.轻质碳酸钙表面经脂肪酸皂处理,使之具有胶体活化能,易与塑料结合,使补强作用和用量有明显改善和增加,使用后塑料制品外观平滑.作为塑料填料,碳酸钙最早用于聚氯乙烯,后又推广到热塑性,热固性塑料中去.碳酸钙填料是我国年产量和用量最大的填料,目前生产各种不同用途碳酸钙填料的厂家约有150个,年产总量
14、40多万吨,其中90为碳化法生产的轻钙.尽管轻钙具有白度高,粒度细,活性大等优点,但由于工艺复杂,生产成本高,目前世界上大有重钙代替轻钙使用的趋向.如各国塑料填料中使用的重钙与轻钙比例为:日车4:1,欧洲16:1,美国18:1.近年我国重钙开发也取得重大进展,当前主要是要解决粒度问题.目前浙江,江苏,广东,四川I等地生产的重钙粒度达5001250目,四川宝兴年产十几万吨超细重钙基地的建立,将会转变我国重钙生产水平低的现象.3.2高岭土高蛉土系由高岭矿物组成的松散集合体,按其成因可分为残积性,沉积性,酸性地下水蚀变型和与碳酸盐岩喀斯特凹地有关的高岭土等几种类型.由于高岭土具有可塑性和结合性,悬浮
15、性和分散性,耐火性和耐酸碱性等一系列优良性能,使其可作为聚氯乙烯,聚丙烯,聚醑,尼龙和酚醛树脂等塑料的填充剂,适用于地板料,家俱,玩具,汽车零件,电线电缆包皮等制品.高岭石的添加量一般为560,如在汽车尼龙配件中的添加量为2040,粒度一般在100目以上.高岭石亦可以作为增强剂,改善制品的耐化学性,吸水性,电性,抗开裂性及耐冲击性.如在聚氯乙烯中加入重量为10的高岭土可提高电绝缘性能510倍.作为聚丙烯的结晶成桉剂,在高密度聚丙烯中掭加40的高岭土,则其强度提高,变形温度为96.一:.目前高岭土填料的加工技术很多,主要有空气浮选;其产品具有表面积大,补强效果好,结晶接剂效应强等特点;水沥滤法及
16、用化学方法处理;其产品具有白度,片度,表面性能优良等特点最后一种为煅烧法.周淑文等.对产于烈山煤矿煤系地层中的优质高岭岩(土),进行了在塑料工业中的应用研究.其中高岭岩的处理方法用的就是煅烧法.矿石中的S045.67,A1zO37.75,烧失量14,S02/A10一2.O5,近似于高岭石之理论值.镜下鉴定以显微一隐晶质高岭石为主,约占总量的9O以上;次要矿物有石英,白云石,菱铁矿,伊和石等,但含量均很少.其煅烧工艺及工艺条件为:原矿一破碎筛分加定量可氧化细粒物质充分混合第十一卷第二期事建平等矿物与塑科一一非金属矿暂填料舶特性丑应用81煅烧一焙烧粉末(2o.目).将加工成的各类粉末,送部分塑料厂
17、工业性小试,产品质量绝大部分均可达到或接近国家标准,从而证明了硬质高岭岩(土)粉料在塑料工业中应用的可行性.我国有着丰富的高岭土资源,特别是产在煤系地层中的高峙岩(煤矸石),将其用于塑料工业,有着广阔的前景,其中改善表面性能,改善憎水性是高岭土塑料填料的研究方向.3.3滑石滑石系层状硅酸盐矿物,具有三八面体型结构.这一点使它近来在劲度问题居于首位的聚合物中找到了特殊的用途滑石粉作为塑料填料,可提高制品的硬度,耐火性,抗酸碱性,电绝缘性,尺寸稳定性,耐蠕变性.但由于不同产地滑石的化学成分,结晶构造不同,则填充塑料的性能也不相同.在选用滑石粉作填料时,必须注意当地滑石粉的品位和晶体结构.滑石粉填充
18、塑料时,制品的刚性大,各异性小,可用于加工大型和平面制品材料从滑石粉的热分解曲线看,在塑炼成型温度时(一般”<300)不分解,不变色,亦即滑石粉中的结合水在此温度时不发生脱水反应,可以提高塑料制品的耐火性能.滑石粉填充聚丙烯可分为二类:一类是填充量高的(30以上,一般为4O).这类填充材料的应用包括电器设备,电器配件,仪表配件,汽车内的配件等.对这类制品的外观要求不高,主要考虑的是热变形温度,柔性模量等方面的性能.如在对聚苯二甲酸丁二酯中加入3O滑石粉时,热变形温度由原来的55提高到150,强度提高.在聚丙烯中加入50的滑石粉时,强度高,断裂伸长率为60;当加入40时,耐电弧性由马上熔融
19、延长到140秒熔融,介电常数由原来的1.9提高到2.4.另一类是填充量较低的(一般102O),发展这类共混物是为了代替价格较贵的材料,使之用于商品仪器罩,汽车内装饰品等.作为片状矿物,滑石粉可作为增强填料,除了一般的白度,粒度,表面处理外,纵横比是一个加工关键.增加纵横比,改善使用后聚合物抗冲击强度并仍保持其他突出优点,表面改性,降低成本,提高高温下的刚度,是滑石粉填料的主要发展方向.3.4硅灰石硅灰石是一种新兴的工业矿物.自然界产出的硅灰石一般是纤维状,针状或放射状集合体.单晶体呈沿b轴延伸的板状或板柱状硅灰石具有高电阻和低介电常数的优良特性与其他非金属矿物相比,硅灰石还具有低的吸湿性,吸油
20、性,快速分散性和低的粘度.纤维状硅灰石经粉碎后仍保持针状晶形和具有一定的长宽比,其长宽比L/D一般为1:5,经特殊粉碎后,其L/D可达到15:120:1.正因为硅灰石具有这些特点,使其应用领域不断拓宽,作为塑料用增强改性填料,性能明显优于其他无机非金属矿物.硅灰石作为各种塑料的填充增强改性剂,几乎可以改善所有塑料的性质,并能保证产品具有高的热稳定性,低的介电指标和低的吸水率,高的机械强度,并能降低成本.硅灰石对聚脂浇铸,对聚乙烯溶胶,环氧树脂等复合材料都有很好的增强和改性效果,并用在PP,PE,PVC等膜,管,铸件中.国内已有用硅灰石作填充剂制成性能优良的人参膜和聚丙烯复合制品用江西上高硅灰石
21、作增白剂,部分取代钛白粉,立德粉应用于橡胶,塑料工业,效果良好.日本专利报道,用5硅灰石的聚氯乙烯塑料溶液,在140下贴于钢材表面形成3mm薄膜,薄膜抗82笫十一卷第二期地质拽矿论丛拉,抗扯,延展率可达215;用润滑剂和硅灰石作填料,可制成象纸一样薄的聚乙烯薄膜含硅灰石和碳酸盐的聚砜树脂用于铸膜印刷电路板,具有极好的电渡,机械和热性能.用含硅灰石热塑树脂铠装履盖光纤维电缆一光纤维芯线束+体积稳定性得到改善硅灰石的生产技术主要为选矿提纯和深加工两个方面.目前,硅灰石选矿产品在发达国家主要为机选产品,而在我国及不发达国家则主要为手选产品.硅灰石选矿方法目前主要为强磁选,浮选和强磁选一浮选联合流程或
22、配合光电选或静电选预选流程硅灰石深加工发展方向主要为超细粉碎,针状粉生产,表面改性和各种硅灰石为基料或充填料的产品配方研制及应用.深加工硅灰石粉分类见表3.超细粉碎技术要求所加工的硅灰石的粒度细.且保持其针状形态+还要达到最大的长宽比.如通过特殊粉碎机械及分离方法,可使45/m以下及38/m以下的矿粉,长宽比达(812):1,部分达15:1;131Om矿粉长宽比达(1215):1+部分达20:1;6m以下,长宽比仍能保持(1O12):1.美国,芬兰,印度等几个主要硅灰石生产国都十分重视生产微粉级针状硅灰石及高长径比硅灰石产品.我国这项技术还处于研究阶段,国产设备还不过关.表面改性技术是为了满足
23、塑料,橡胶工业对硅灰石填料日益增长的各种不同的需求而发展起来的.硅灰石如同石灰石,长石,萤石等属于高化学活性类,对硅灰石表面改性主要取决于各种化学处理剂的正确选择目前采用硅烷偶联剂处理硅灰石是成功的.衰3深加工硅灰石粉分类Table3Thedassifieatl0ffurtherprocessingwollaston|tpowder至2000年的级别粒度应用领域需求预测,kt普通级>500目(25)建筑陶瓷,冶金保护浇铸,塑料,橡料,橡胶100超细级500-1250目(10)油漆滁料,橡胶,塑料.造纸10超赦细级12502500目(5,平均2)油裱涂料,橡胶,塑料,造纸,牯结剂10针状级
24、粒度不一-但L/D】5201建材,檬腔,塑料,制动,复合材料20政性级广泛*特别是2500目(5)3?5云母.云母是一种含钾,镁,铁,锂的层状结构的铝硅酸盐矿物,是一种重要的工业原料.由于云母具有高度的绝缘性,耐热性,抗酸碱性,低的热传导率,机械强度和弹性等性能+所以云母增强塑料在这些性能方面都有相应的改善.另外,云母的片状特性,使得云母增强塑料的弯曲性能及抵抗气体或液体的透过能力提高.云母的脱水温度较高(约500),因此可提高塑料制品的耐热性能,降低制品的收缩率,翘曲率.将云母加到不饱和聚酯中,则制品的耐化学药品性能提高.在聚苯乙烯或聚乙烯中,加人37%的云母,则塑料制品的耐气体渗透性能可太
25、大提高,可作汽油桶等制品.此外,它的添加量在聚烯烃结构泡沫塑料中为1025;在酚醛塑料中为6O;在环氧树脂中为5OI在聚丙烯中为5O;在聚对苯二甲酸丁二脂中可达3O;在聚苯乙烯中为2O6O.第-卷第期李建平等:矿物与塑料非金属矿物填料的特性l蜃应用83云母的研究方向,是加工中应解决大纵横比的问题.一般云母填料为0.O10.02美元/磅,而高纵横比品级为0.16美元/磅,当前国外加工高纵横比云母的湿法中,采用轮碾机研磨,云母与水比为1或更多,为O.5.用温法加工的云母,棱角清晰,色彩,白度好,纵横比大,易分散.此外,云母经800C焙烧.具有更好的剥分性,可以获得更大的表面积.3.6其他矿物除了上
26、述几种工业矿物外,塑料工业中使用的矿物填料还有长石类,霞石类,霞石正长岩,硅藻土,粉石英,膨润土,重晶石,铅矾土等.长石类,霞石类特别适用于那些大量填充填料,以获得表面电阻的场合,它填充的环氧树脂和聚脂树脂复合物的介电强度等于或稍低于二氧化硅填充的复合物,由于它们很易被润温和分散,故其表面与聚合物接合非常充分.由于此类矿物的折射率多为1_53(士).因而填充的复合材料透明和半透明.硅藻土可用来充填聚氯乙烯,聚烯烃,热周性塑料等.如在聚氯己烯中添加40的硅藻土,则材料的抗张强度为300kg/cm;在酚醛树脂中孺加硅藻土,可提高耐热性,电l生能3矿物填料的应用现状及发展前景填料矿物是发展较快,持续
27、稳定增长的工业矿物之一.近年来,美国塑料的年增长率为4,而填料矿物消耗量增长率却达19,其中滑石,石英等填料每年以高于2O的速度增长.1985年消耗改性碳酸钙,高岭土,膨润土,石英等共17万吨,其中用于塑料的占80以上,主要是热塑性树脂(聚氯乙烯,尼龙和聚丙烯),汽车轮胎,电缆等,全塑汽车的出现引起了全球填料矿物界的极大关注_.欧洲的塑料工业约占全球填料矿物消耗量的三分之一,主要矿物是球形碳酸钙,轻钙,滑石,硅灰石,高岭土,云母等.1993年消耗总量约为126万吨.由于汽车工业的发展,其增长率在逐年增加.据统计,每部小汽车上使用塑料约120kg(1992),主要为PP,PU,PEU,PVC等,
28、遍布汽车的内外及底盘,据估计1995年,仅欧洲用于汽车的填料矿物约达140万吨”.近年来,我国塑料工业电以空前的速度迅猛发展.随着小轿车走进寻常百姓家的愿望的逐步实现,我国汽车工业用矿物填料的市场潜力将会很大,开发既能大量节约树脂,又能改善制品性能的非金属矿物填料势在必行.我国有各种适宜作塑料填料的非金属矿物,然而这一资源优势一迄今并未充分体现在塑料工业中.目前,我国非金属矿物原料在塑料工业中的应用情况大致分为三类;大量应用的,有碳酸钙,高峙土,滑石,石棉;用量少的,如金红石,铝矾土,氢氧镁石;正在研究和有发展前途的如硅灰石,云母,石英,硅藻土,长石,霞石(霞石正长岩),珍珠岩,海泡石等.从应
29、用领域看不够广泛,其中以碳酸钙,高岭土,滑石等占绝对优势,而其他矿物填料尚处于开发研究阶段,总用量不超过50因此,必须进行进一步的应用开发研究工作.3,1加强新型非金矿物填料的开发和利用通过对非金属矿物填料的物理,化学性能,特别是矿物表面性质的深入研究.不断开发和利用其他非金属矿物填料,特别是开发新的母料填料.是当前发展我国塑料填料矿物的关键所84第十一卷第二期地质拽矿论丛在.母料填料是近年来国外发展起来的一种新型塑料填料.大致方法是:按一定比例将填料和树脂母料混合,并使用一些表活剂,经过高剪切混合挤出,切粒而制成母料填料.这种母料填料与塑料树脂混合,具有较好的分散性,与树脂结合力强,熔融均匀
30、,添加量高,机械磨损小,使用方便.我国八十年代研制出无规聚丙烯碳酸钙母料,并形成工业生产,主要用于塑料编织带等0耳前又研制出新型母料,均属于碳酸钙母料.采用的工艺大致有以下三种(以CaCO.为例):CaCO一干燥一高混(加偶联剂,助剂)一混炼拉片(加载体树脂)一母料;CaCO.一干燥一.高混(加偶联剂,助剂,载体树脂)一挤出一母料;CaCO.一干燥一活化(加偶联剂)一密炼(加助剂载体树脂)一混炼拉片一母料.世界上母料填料发展处于领先的国家有美国,日本,意大利及西德等”.3.2发展矿物壤料的加工技术从耳前填料加工技术发展来看,主要是在工艺上和填料自身的改造上.在工艺上采用直接添人法;在填料自身改
31、造上着重于改变颗粒状态和表面改性.3.2.1直接加入法近几年引入注意的填料矿物应用已尝试不在混炼阶段加入,而是将物质填料直接引入最终产品的形成过程中.加工工艺包括预处理碳酸钙的混合,球粒和热塑性细粒粘合在一步转化过程中,粉体直接引入成型过程,在混合部分由长的螺旋杆完成.在美国的丰田汽车制造上已获得这样的专利技术,该专利用于在聚合过程中粘土直接加入PA中,制成的汽车配件具有良好的机械性能”3.2.2壤料履粒加工技术改变填料的颗粒状态,如生产超细填料和生产长径比大的填料.近来国外超细磨加工设备主要有球磨,环滚磨,锤式磨,液能磨,气流磨,塔式磨及超声波粉碎等.磨矿方式可分为干法和湿法.耳前发展出一种
32、新的无害小颗粒作为介质,与填料同时研磨,最后将填料与介质一起排出,通过分离回收装置获得超细填料,其平均粒度可达0.30.5m.我国超细填料产量正在不断增加,通过引进设备和技术以及原有设备的改造,已制造出碳酸钙,高岭土,措石,硅灰石等多种型号超细填料制品”“.3.2.3壤料表面改性技术.包括化学改性和物理改性.由于填料表面改性处理改变或提高了填料与树脂的相容性,耳前在塑料业中经过化学改性的矿物填料用量,以每年15速率上升,比普通矿物填料高6.?经过化学表面改性的矿物填料优点主要包括:降低树脂与填料表面能,提高其结合能力,塑料模量,机械强度,提高填料的使用量,有利于加工,改善塑料制品的外观及防腐性
33、能.改性常用的方法有:涂敷法在填料生产过程中,在填料表面涂上一层活性物质,改善填料与塑料树脂的相容性,使填料更易分散.耳前国外使用的这种有机涂敷物主要是各种脂肪酸,脂肪酸盐,酯,酰胺等有机物,其中以有机酸最为广泛;偶联剂处理填料通过有机偶联剂对矿物表面进行处理.偶联剂处理填料比涂敷法填料具有更大的补强作用,它的两个官能团,一个可与填料键合,另一个则与聚合物树脂反应.耳前世界上使用的偶联剂主要有四类:有机硅烷化合物,有机钛化合物,有机磷化合物以及有机铬化合物.偶联剂研究是国外耳前塑料填料应用加工的一个活跃课题;煅烧处理耳的在于提高填料白度,纯度,改变矿物填料的第十一卷第二期李建平等矿榜与塑料非金
34、属矿物填料的特性厦应用85晶体结构,表面性能及加工性能.常需煅烧的非金属矿物填料有高岭土,云母,滑石,菱镁矿,珍珠岩等;水沥滤目的也是为了提高填料的片度,白度.总之,发展我国非金属矿物塑料填料工业,经济效益显着,能太幅度降低塑料原料成本(树脂与矿物填料的成本比约为4:1)矿物经表面改性后,能拓宽其应用领域,并提高塑料制品的物理化学性能,进而提高塑料制品的质量和使用寿命.非金属矿物作为塑料填料,对开拓塑料制品的新品种,尤其在汽车工业具有巨大的潜力.参考文献1塑辩用填辩及增强手册.化工出版杜.19852德3R.盖希特等缠,陈振兴等译.塑辩藩加剂手册.中国石化出版杜3冯惠敏,等.加强我国非金属矿榜原
35、料在挚料工业中l的开发与应用.非盘属矿,1992,(2.3)4Mike0.u(DeputyEditor).MineralsinEuropeanpLtics-polypropyleaeinthedrivingseatIndtrialMineraLsApril.1993,P19355Mike0Driscoll(DeputyEditor).ChinesefiJerminerals-Reinforcingexlrtpotenth1.Industris1rdnerah.June1994.P47576董发精.塑腔壤辩矿物的特性与应用前量.<矿产保护与利用.1995,(1):41447一隼屏主编.中国
36、工韭矿榜和岩石.地质出版社(上,下)册.8周趣文,等.淮北烈山高嶂岩(土)在塑料工业中的应用研究.非盘属矿,1991,(6):30329撩伟昌,王世玮.硅茸石一塑料优良的功能性填料.矿产保护与利用,1993,(1):323510方和平,等.硅葳石的加工及应用.<矿产保护与利用,1993,(6):212386第十一卷第二期地质拽矿论丛MINERALSANDPLASTICSPROPERTIESOFNON?METALLICMINERALSANDTHEAPPLICAT10NINPLASTICINDUSTYLiJianpingXieYuling(BjlngUniversityofSciencean
37、dTechrogy)AbstractOneofthemostconspicuousresultsoftwentiethcenturymanufacturingsciencetechnologyhasbeenthereplacementoftraditionalmaterialsbycheaperonesplastics.Thisistheplasticage.Buthiddenwiththisevergrowingmarketisasignificanttechnicalandcommerciaayvaluablecontributionfromnonmetallicmineralsintheroleoffillers,whicharecompoundedwithpolymerstomakeplastics.Thisarticleexpoundsthefeaturesofsomenon-metallicmineralsandtheirapplica-tioninplasticfillers,anddefinedthedevelopingwaysofplasticfillermineralsinOUI”country.
