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如何降低无机填料的吸油值(树脂吸附量)
时间 : 2019-01-24 11:03 浏览量 : 29
在高聚物基复合材料的实际生产应用中,大多数填料都用吸油值这项指标来推算填料对树脂的需求量,填料的性能对复合材料的机械强度和应用性能的影响至关重要。

一、几种常用无机填料的吸油率对比:
吸油值也称树脂吸附量,表示填料对树脂吸收量的一种指数,表现方式为%或mL/100g,吸油值对选择填料具有重要的指导意义。
几种常用填料的吸油值由低到高的顺序对比:
钛白粉:16-26%
重钙粉:16-28%
玻璃粉:18-30%
硅灰石:18-30%
硅微粉:18-32%
瓷土(煅烧):27-48%
滑石粉:22-57%
轻钙粉:40-80%
高岭土(天然):50-60%
高岭土(煅烧):50-80%
云母粉:65-72%
白炭黑(气硅):100-300%

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二、影响填料吸油率的几种因素:
填料吸油值的大小与粉体的粒度分布、颗粒形状、分散与凝聚程度、比表面积及表面性质等有关。
1、粉体颗粒的粒度越细,比表面积越大,分布越窄,吸油值就越高;(如气相二氧化硅、空心玻璃微珠等)
2、不同颗粒形状的吸油值:针状>片状>球状。针状粒子由于填充排列犬牙交错,空隙较大,吸油量高;片状粒子混合在一起时呈平行叠加,空隙减小,其吸油量低;球状粒子(如玻璃微珠)排列整齐,其自由空间小,吸油量也小。
3、晶体的表面缺陷少(如玻璃微珠),圆润程度高,其比表面积小,吸油量也低。

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三、填料吸油值大的主要影响:
1、填料吸油值大,树脂不仅要完全包覆在粉料表面,还要填充在粒子间的空隙,会消耗几倍甚至几十倍于自身价格的树脂来实现这些功能,无形中增加了生产成本;
2、填料吸油值大,树脂的黏度随之上升,这会严重降低基料的流变性能,使其成型工艺性能变差;

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四、常用降低填料吸油值的几种方法:
目前有机高聚物基材料中大量使用各类无机填料。
1、填料表面改性
未经表面处理的无机填料与高聚物的相容性或亲和性较差,容易造成在高聚物基料中分散不均从而造成复合材料的界面缺陷,降低材料的机械强度和应用性能。最大程度降低填料的吸油值是复合材料主要技术指标要求之一。表面改性是降低粉体吸油值的重要手段。可选取聚乙二醇-200、一缩二乙二醇、三乙醇胺和氨基硅油-804等化工原料复合成为改性剂(4种表面改性剂降低重质碳酸钙填料吸油值的强弱顺序为氨基硅油-804>聚乙二醇-200>三乙醇胺>一缩二乙二醇),采用干法加温至50℃以上对填料进行表面改性,改性后的填料聚集态颗粒减少,分散度提高,颗粒间空隙减少,改性分子对填料表面的覆盖改变了调料的表面性能,使其表面极性减弱,颗粒间摩擦力变小,润滑性变得更好,故堆积得更加紧密,堆积密度增大,吸油值大幅下降、热稳定性变好,可耐高温300℃以上。通常同种改性剂的用量和吸油值成反比,此长彼消。
另外,偶联剂表面改性采用的表面改性剂主要是:硬脂酸(盐)、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、锆铝酸盐偶联剂、无规聚丙烯、聚乙烯腊等。常用的表面改性设备是连续粉体表面改性机、高速加热混合机以及涡流磨和流态化改性机等。
影响无机填料表面改性效果的主要因素是:表面改性剂的配方、品种、用量和用法,表面改性的工艺、温度控制和停留时间,表面改性设备对物料分散程度的影响。
2、控制颗粒形貌
对于填料来说,其吸油值高低和生产工艺有很大关系。在对颗粒形貌没有特殊要求的情况下,可采用晶型控制剂,调控填料的晶型和比表面积,从而降低其吸油值(建议采用实心玻璃微珠或空心玻璃微珠)。
3、控制细度和粒径分布
对于一般产品应用,如果填料细度和粒度分布要求不高,可适当选用粒度分布差距较大的混合产品,这样小粒子会进入大粒子的空隙,堆积相对紧密,吸油量也会减小。
当然,填料的细度并非越细越好,也要适中,粒径分布也要因需而定。对于高质量产品应用,细度高、粒径均匀的填料有助于提高制品性能。

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