无机填料性能指标对粉体应用的影响分析
2020-12-18 17:42:11
无机填料的多种指标性能对其填充在高分子材料中发挥的作用影响巨大。碳酸钙、高岭土、硫酸钡等等各种无机填料在吸油值、粒度分布、颗粒粒型、相对密度、触变性等各项指标上都各有千秋。本文将对无机填料的几项重要指标做一个浅显的介绍，期望能让读者初步了解一些无机填料的性能及选用的基础知识。
1、吸油值：吸油值也称树脂吸附量，表示填充剂对树脂吸收量的一种指数。
在实际应用中，大多数填料用吸油值这个指标来大致预測填料对树脂的需求量。颗粒相同的填料，带空隙的比不带空隙的填料颗粒吸油值要髙，所以油吸附量小的填料在树脂中的用量就可增加。吸油值对选择填料具有一定的指导意义，它直接影响到模塑料的成本和加工性能。填料吸油值大，有可能会"吃掉"几倍甚至几十倍于自身价格的树脂，这无形中提髙了物料的成本。吸油值上升，树脂的黏度随即上升，这会严重影响其对钎维的浸渍，甚至会改变模塑料的流变性能，使其成型工艺性能变差。所以，为提高填料在模塑料中的含量。所选择的填料以较低的吸油值为好。为了降低填料对树脂的吸湿性，提高填料的使用量，应该对无机填料进行表面处理。
2、粒度分布：颗粒是填料的基本单元。填料的粒度分布传统上用其通过某号筛网所给定的百分数来分级。如97%的颗粒能通过325目的网筛，此填料的细度称为325目。目前，随着粒度检测技术的进步，无机填料已经基本过度到使用激光粒度仪检测准确的粒度分布。对于填料颗粒度的要求有两项：一是平均粒径；二是颗粒度分布。—般平均颗粒度以5um左右为好，最大颗粒度不宜超20um，颗粒表面应光滑。超过20um的颗粒会给制品性能造成不良影响。填料的颗粒大小与吸油值有一定的关系。颗粒较大、平均颗粒为8um填料的总表面就较小，吸油值亦较低，易被树脂所浸润，可以有很高的加入量，如碳酸钙、二氧化硅和粗的滑石粉等。较细的填料、平均颗粒为5um或更小的填料有高表面积和吸油值，对给定填料量的树脂系统的黏度增加大，加入量必然少，如高岭土、细滑石粉、沉淀碳酸钙等。颗粒的粒径分布对填料应用也有重要的影响。如果填料颗粒尺寸分布较宽，那么较小颗粒可以嵌人中等大小颗粒中，而中等大小颗粒又能同样地嵌入较大颗粒中，从而使填料可以排列得比较紧密，这样只要最小量的树脂便可填满颗粒间的空隙。在颗粒间充以适量的树脂，在经济上是最划箅的，同时还可获得最佳的力学性能。
3、填充量：无机填料粉体相对于高分子材料而言，是很价格低廉的原料，它可以大幅度降低高分子复合材料及其制品的成本，因此人们常希望尽可能向高分子复合材料中多加填料，使填料的填充率高些。但填料的不同类型、颗粒度及其分散性等都将影响树脂混合料的流动性，因而影响到各种填料的加入。实际上，填充率与吸油值有着直接的关系，在黏度一定的条件下，值愈小，填充率就愈髙。当然，实际的填充率是有限度的，要达到最大的填充率是不可能的。在考虑填充率时，应根据树脂混合料的黏度和填料的吸油值来决定其用量。对于吸油值高的填料，可以对其表面进行化学处理。填料经处理后能显著降低吸油值，增加加入量。虽然填料经表面处理后增加了成本，但由于充填量的上升而使最终产品成本降低更多，所以最终还是可以节省成本。当前，表面改性技术已经在无机填料生产中普及，大幅的提高了填充量，经济效益非常显著。
4、颗粒粒型：填料颗粒粒型能够大幅影响复合材料性能。针状粉通常能够比普通形貌填料更能提高复合材料的强度。球形颗粒分散性好，能够让复合材料一致性好，对复合材料制品生产设备磨损轻微。片状颗粒用在高分子涂料中，遮盖性能远超普通形貌粉体填料。现代粉体工业体系已经能在很大程度上控制填料粒型，但是由于成本的原因，很多无机填料粉体企业并未真正普及颗粒形貌控制工艺，这方面将是粉体行业未来重要的挖掘潜力的方向。
5、触变性：触变是一种物理现象，即当一种物料受到振荡时，其黏度显著下降，而当振荡停止时，物料又恢复到原来的黏度。触变性敏感的物料，在模塑压力的作用下会造成整个物料黏度过低，物料流失大，甚至使树脂与增强材料分离。在填料含量髙时，应产生中等程度的触变性。
6、特殊性能：有些填料的加入可以改善高分子材料的物理性能。如水合氧化铝可以赋予高分子材料自熄性和抗漏电性；硫酸钡可以改善高分子材料的耐腐蚀性；滑石粉能提高高分子材料的耐电弧性等。
小结：充分了解无机填料的各项性能指标的作用及机理，我们在使用填料的过程中就可以准确科学的选择最优填料；更高级的应用，我们还可以将两种或多种填料以科学的比例混合，取长补短，以获得更理想的填充效果。
（：沐恩）