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技術文摘

填充劑有什么作用?填充劑有哪些分類?

2018-09-27 來源:企劃部

填充劑又名填料、填加劑、填充物。加入物料中可以改善物料性能,或能增容、增重,降低物料的成本的固體物質。通常不含水、中性、不與物料組分起不良作用的有機物、無機物、金屬或非金屬粉末等均可作為填充劑。常用的工業填充劑有石膏、高嶺土、硅藻土、滑石粉、石墨、炭黑、氧化鋁粉、玻璃粉、石棉粉、云母粉、石英粉、碳纖維、粉末狀軟木、金剛砂等。在化工生產的塑料加工、橡膠加工、紙張、涂料、農藥、醫藥等產品中大量使用各種填充劑,不但改善了這些產品的性能,也大大降低了生產成本。
 
填充劑有什么作用
 
(1)橡膠用填充劑
 
無論天然橡膠,還是合成橡膠,大多橡膠加工制品中填充劑的加入量占其總重量的10~50%,應用的品種幾乎概括了所有填充劑品種,采用的加入方法主要是混煉。根據對橡膠制品磨耗、伸長率、硬度拉伸強度、永久變形、撕裂強度、會彈性等要求的不同選用不同的添加劑及加入量,改善其性能及經濟性;
 
(2)塑料用填充劑
 
可以將塑料用填充劑分為兩類,其一是增量填充劑,其二是增強填充劑。前者的作用主要是降低成本,但用于填充劑的加入,是熱塑性塑料的密度、硬度、彈性模量、力學性能對溫度的依賴性也發生改變。增強填充劑的應用,除了降低成本之外,主要作用是提高了塑料的強伸性能及沖擊強度,因此合理選擇增量填充劑和增強填充劑品種和用量及匹配能產生雙重的效果;
 
(3)造紙用填充劑
 
在造紙工業中為了提高紙張質量和降低成本,要在紙漿中加入基本不溶于水的填充劑,從而改進紙張的印刷性能、柔韌性、強度等,加入量1~40%,主要品種是碳酸鈣等;
 
(4)涂料用填充劑
 
填充劑在涂料中起骨架的作用,增加涂抹的厚度,降低涂料的成本,賦予涂料某些特殊性能,如耐腐蝕、耐久性、增容不強等作用,主要品種有碳酸鈣、云母、二氧化硅、高嶺土等。
 
填充劑有哪些分類

(1)硫酸鈣

硫酸鈣又名石膏,有天然產石膏和化學沉降硫酸鈣。硫酸鈣為白色晶體。無味無毒,經粉碎的天然石膏相對密度為2.36,平均粒徑4 μ;天然無水石膏相對密度為2.95。平均粒徑2 μ;沉淀無水硫酸鈣相對密度2.95,平均粒徑1μ。在塑料中應用主要是無結晶水硫酸鈣。近年出現的纖維硫酸鈣,相對密度2.3,呈棒狀或短晶須狀,白度高,無毒無味,有利于塑料的增強,可廣泛用于填充與食品接觸的塑料制品中。硫酸鈣可提高制品尺寸穩定性,降低成本。
 
(2)碳酸鈣類
 
碳酸鈣是最普通和最廉價的填充物,不同來原和性能的碳酸鈣如下:
 
A普通碳酸鈣(白堊):白色晶體或粉末,比重2.70-2.95,溶于酸而難溶于水。加熱到825℃分解為氧化鈣和二氧化碳。
 
B沉淀碳酸鈣:用二氧化碳通入石灰水或碳酸鈉溶液與石灰水發生沉淀作用生成的粉狀碳酸鈣,一般分為輕質沉淀碳酸鈣和重質沉淀碳酸鈣。
 
C活性輕質碳酸鈣:這是一種粒子表面吸附一層脂肪酸皂的輕質碳酸鈣,無味無嗅的白色粉末,比重1.99-2.01。水分在0.5%以下,硬脂酸含量2-5%,粒徑小于0.1微米,比表面積25-28m/克,折光率1.49。不溶于水和醇,遇酸分解放出二氧化碳,在空氣中放置無化學變化,只有輕微吸濕能力。活性比普通碳酸鈣大,略具有增強作用。
 
(3)炭黑類
 
這類填充劑包括各種炭黑。炭黑是以液體或氣體碳氫化合物為原料,在空氣不足的條件下經部分燃燒或熱分解所生成的產物。炭黑的元素組成主要是碳,只含有少數氫和氧,是具有“準石墨晶體”構造和膠體粒徑范圍的黑色粉狀物質。
 
(4)纖維素類
 
A 碎紙:可用牛皮紙、白紙、著色紙等度紙為填充劑。一般是將紙張浸泡于樹脂中,干燥后切片,然后以此為材料壓制成板材。
 
B 木粉:廣泛用于熱固性樹脂,抗沖強度高、收縮性小、電性能好、價廉。木粉粒子以大小均勻為好,木片、樹皮等大顆粒應除去。
 
C 棉屑:棉屑是由棉布剪裁或棉紡凈化對所獲得,填充棉屑的塑料制品抗沖性能有改善,而且體積大。
 
D α-纖維素:α-纖維素是一種無色纖維素,為木漿經堿處理后的產物。主要用于淺色脲醛及三聚氰胺甲醛樹脂配方中。用α-纖維素作填充劑的制品其抗沖強度沒有木粉作填充劑的制品好,硬度較高、不影響比重,而成型收縮率低。
 
E 花生殼:花生殼是含酚量很高的、來源豐富的廉價填充劑。花生殼粉可以適當改進HDPE、PS、PP的性能并降低成本。花生殼粉表面大體上無極性特征。其吸水性也較木粉小。
 
F 胡桃殼:胡桃粉是加工胡桃時產生的廢料,由于含有大量木質樹脂和角質蠟,所以它是不吸水的。
 
G 玻璃纖維;主要用于塑料增強。
 
(5)硅酸鹽類
 
A 石棉:白色至灰白色纖維狀物質。化學性質穩定,耐堿性強、耐酸性差,絕電、絕熱性能好。在塑料工業中,石棉一般指溫石棉。溫石棉纖維長度不一,天然產品長度約1英寸,直徑0.025-0.035微米,工業應用時需磨短。纖維有細軟絲狀和粗糙狀之分。粗糙狀纖維不可彎曲、研磨時容易折斷;而細軟絲狀則可彎曲,不易折斷,但強度大,在塑料工業中的應用也較廣泛。
 
B 陶土:陶土的主要成分為高嶺土,用于聚酯和環氧樹脂方面有耐磨及吸水性低的優點。經600℃煅燒后稱為煅燒陶土,經研磨成細粉末后可用作聚氯乙烯填充劑,并可改善塑料的電絕緣性能。煅燒陶土質硬難以磨細,所以加入煅燒陶土的制品表面光滑度不及加入碳酸鈣的好。陶土煅燒溫度如超過1000℃,則質更硬,很難細磨,電絕緣性能反而降低,故不宜作塑料的填充劑。
 
C 云母:這是云母族礦物的總稱,是復雜的硅酸鹽類,單斜晶系,晶體常成假六方片狀。集合體是鱗片狀,有玻璃光澤。解理平行底軸面極完全。
 
(6)二氧化硅類
 
A 硅藻土:硅藻土是由硅藻的硅質細胞壁組成的一種生物化學沉積巖。淺黃色或淺灰色。質軟,多孔而輕,易磨成粉末,能強吸水性,溶于強堿溶液,是絕熱、聲、電的材料。
 
B 石英:石英是分布很廣的一種造巖,三方晶系。常成六方柱和六方雙錐形晶體,并成晶簇和晶洞。透明、半透明或不透明。無解理、貝殼斷口。晶面有玻璃光澤。斷口是類似脂肪光澤的玻璃光澤。塑料工業中作填充劑用的一般是石英粉。
 
C 硅石:硅石在自然界中分布很廣,呈白色或無色,硅石的耐熱、耐化學品性能很好,熱膨脹系數低電絕緣性能好。
 
(7)金屬氧化物
 
A 二氧化鈦(又名鈦白粉):金紅石和鈦鐵礦是生產二氧化鈦的二種最主要的天然礦物。在塑料工業中應用的以金紅石為主,將它與氯氣反應生成四氯化鈦,然后水解即可得純二氧化鈦。
 
B 金屬粉:為了使塑料有金屬的色澤,增加導電、導熱性和提高剛性、硬度、耐熱性等,往往在塑料中添加不同量的各類金屬粉末。
 

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