滑石粉在塑料改性中的作用與效果

    在塑料中使用意義較大的是一種可生產(chǎn)出薄片結(jié)構(gòu)的、白色的細(xì)粉碎產(chǎn)品，由于滑石粉這種特殊的薄片狀結(jié)構(gòu)，在塑料中是一種有效的增強(qiáng)材料，無(wú)論常溫和高溫下，都可賦予塑料較高的剛性和抗蠕變性，而且白色的薄片結(jié)構(gòu)的細(xì)滑石粉，還具有較好的固體光澤。礦物滑石是一種水合硅酸鎂，理論上的化學(xué)式為3MgO·4SiO2·H2O。隨產(chǎn)地不同，其組成亦有所不同，在塑料改性中所使用的滑石粉，其粒徑根據(jù)用途和塑料品種的不同可從300目到3 000目不等。.. 

    2 滑石粉對(duì)塑料性能的影響

    滑石粉的加入可改變塑料的多種性能，如成型收縮率、表面硬度、彎曲模量、拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、熱變型溫度、成型工藝及產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性等。

   (1)塑料中加入滑石粉可有效的改善塑料制品的成型收縮率，從而改善制品的表面性能，圖1為滑石粉的加入對(duì)聚丙稀塑料成型收縮率的影響。從圖中可以看出，隨著滑石粉含量的增加，聚丙烯塑料成型收縮率逐步減小，滑石粉的加入使之粘度增大，蠕變性下降，因此降低了PP 的結(jié)晶度；滑石粉本身無(wú)收縮性，從而降低了整體材料成型收縮率；微細(xì) 的滑石粉還可作為PP的成核劑，起到改變PP結(jié)構(gòu)的作用，防止PP大球晶的形成，也降低了PP的結(jié)晶度。 

(2)表面硬度和表面抗劃痕性，也是某些塑料制品的使用要求。在聚乙烯和聚丙烯塑料中加入滑石粉可有效的改善制品的表面硬度和表面抗劃痕性。
    (3)彎曲模量，也就是我們常說(shuō)的產(chǎn)品的剛性，是塑料制品在使用時(shí)一個(gè)很重要的指標(biāo)，特別是對(duì)工程塑料制品而言更為重要。白色的薄片結(jié)構(gòu)的滑石粉填加到任何一種塑料中都可以顯著的提高其彎曲模量，而且可以成倍的提高。對(duì)于一般礦物填充來(lái)說(shuō)，這是滑石粉最顯著的一個(gè)特點(diǎn)。在這一點(diǎn)上碳酸鈣就不如滑石粉。圖2為滑石粉的加入對(duì)聚丙烯塑料彎曲模量的影響。從圖中可以看出，隨著滑石粉含量的增加，聚丙烯塑料的彎曲模量成倍的提高。

   (4)滑石粉對(duì)塑料材料的拉伸強(qiáng)度的提高比較有限，滑石粉含量在一定范圍內(nèi)可提高拉伸強(qiáng)度，滑石粉含量繼續(xù)增加，拉伸強(qiáng)度反而會(huì)下降。而對(duì)有些塑料，滑石粉的加入，不僅不提高拉伸強(qiáng)度，反而會(huì)下降。圖3為聚丙烯中加入1500目活化處理的滑石粉后，材料拉伸強(qiáng)度的變化。從圖中可以看出，滑石粉含量在20%以內(nèi)材料的拉伸強(qiáng)度有少量增加，當(dāng)滑石粉含量在20%以上時(shí)，隨含量增加，材料的拉伸強(qiáng)度逐步下降，主要是滑石粉進(jìn)一步的增加，減弱了聚丙烯的分子間引力所致。

   (5)滑石粉對(duì)塑料材料沖擊強(qiáng)度的影響，類似于滑石粉對(duì)塑料材料拉伸強(qiáng)度的影響。圖4為幾種礦物添加劑對(duì)聚丙烯材料韌性的影響。從圖中可以看出各種礦物添加劑在含量小于10份時(shí)，均對(duì)沖擊韌性。有提高作用，大于10 份時(shí)沖擊性能開(kāi)始下降，滑石粉的性能優(yōu)于CaCO3和云母粉。實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)各種礦物添加劑的細(xì)度對(duì)沖擊韌性影響很大，在含量不變時(shí)細(xì)度越大，材料的韌性越好。

   (6)滑石粉對(duì)塑料材料熱變形溫度的影響較為明顯，可以有效的提高各種塑料的熱變形溫度，從而增加塑料的耐熱性。圖5為聚丙烯中加入800目活化處理滑石粉后，其材料熱變形溫度的變化。

   (7)滑石粉對(duì)塑料材料成型工藝的影響，主要在于滑石粉可有效的改善塑料材料的流動(dòng)性和成型收縮率，從而改善制品成型的穩(wěn)定性，提高產(chǎn)品質(zhì)量，特別是對(duì)于一些熔體強(qiáng)度低的塑料，加入滑石粉可有效的提高熔體強(qiáng)度，這一點(diǎn)在擠出成型時(shí)十分有效，如聚丙烯和尼龍?jiān)跀D出成型時(shí)就是如此。此外，塑料材料中加入滑石粉使成型收縮率得到改善，從而大大的提高了塑料制品的表面平整度和產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性。.. 

    3 滑石粉在塑料中的應(yīng)用特點(diǎn)

   (1)經(jīng)濟(jì)性

   眾所周知滑石粉的價(jià)格是塑料的10%～20%，特別是塑料原料價(jià)格不斷攀升的今天，滑石粉的加入可有效的降低材料的成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，當(dāng)然，滑石粉的加入并不是在任何時(shí)候都可以降低成本，在有些場(chǎng)合下，由于加入量的限制和高的產(chǎn)品質(zhì)量要求，產(chǎn)品成本是增加的。

    (2)綜合性能的提高

由于滑石粉的加入可改變塑料的多種性能，使很多有效的性能得到提高，對(duì)于工程塑料而言，在很多場(chǎng)合不加入滑石粉是不行的，如要求耐熱的，要求剛性的，要求硬度的，要求表面平整的，要求成型方便的，要求重量的等等。

    (3)在不同的塑料材料中，滑石粉的應(yīng)用特點(diǎn)也是不一樣的。ABS和尼龍中加入滑石粉除了經(jīng)濟(jì)效益外，性能上主要是耐熱性和成型收縮率。聚乙烯中加入滑石粉主要是剛性、耐熱性、成型收縮率和降低成本。聚丙烯中加入滑石粉用途最廣泛，起的作用最大，如整體強(qiáng)度的提高，耐熱性的提高，成型收縮率的降低，剛性的增加，此外，高目數(shù)的滑石粉，在聚丙烯中可起到成核劑的作用，可有效的提高聚丙烯的綜合性能。
    4 滑石粉的使用方法
    (1) 粉體直接加入法
    把滑石粉直接和塑料原料混合經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒成為改性塑料原料，這是塑料改性中常用的方法，也是最經(jīng)濟(jì)的方法。
    (2) 無(wú)載體母粒法
    將滑石粉通過(guò)特殊的工藝制成一種無(wú)載體的松散的顆粒，然后再把這種顆粒和塑料原料混合，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)造粒成改性塑料原料。采用這種方法有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，一個(gè)是減少生產(chǎn)過(guò)程中的粉塵污染，提高改性工作環(huán)境；二是改善混料過(guò)程中的顆粒和粉料之間的分層現(xiàn)象，提高混合過(guò)程物料的均勻性，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
    (3) 填充母粒法
    將滑石粉和塑料載體混合，通過(guò)擠出機(jī)造粒而成高含量的母粒，這種母粒可和塑料原料直接混合，經(jīng)擠出和注射完成成品加工。此法使用方便，但分散性不好，一些質(zhì)量要求高的制品此法不行。
    5 滑石粉使用的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)
    (1) 滑石粉必需進(jìn)行表面活化處理，對(duì)滑石粉表面進(jìn)行活化處理，主要是改善滑石粉和塑料原料之間的相溶性，增加改性效果，用于不同的塑料應(yīng)選擇不同的表面處理劑。
    (2) 滑石粉在塑料原料中的分散性，在相同配方的條件下，滑石粉在塑料原料中的分散性對(duì)改性料最終理化性能影響很大，在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制，影響滑石粉在塑料原料中的分散性的主要因素有配方、溫度、產(chǎn)量、工藝過(guò)程等。此外，當(dāng)滑石粉加入量大時(shí)，可采用分步加入的辦法，以達(dá)到好的分散效果。
    (3) 對(duì)于不同的塑料，不同的要求應(yīng)選擇不同規(guī)格的滑石粉，才能達(dá)到理想的效果。這一點(diǎn)是很有講究的，選擇不好可能事與愿違。因?yàn)椴煌乃芰希煌闹破罚煌氖褂脳l件對(duì)原料有不同的要求，所以必須進(jìn)行不同的選擇，才能達(dá)到理想的效果。