第二章聚合物的填充改性课件.ppt

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1、第二章聚合物的填充改性第一节填充改性的基本原理第二节填料的种类和特性（了解）第三节填料的表面处理（掌握）第四节聚合物填充改性的效果（了解）第五节填充聚合物的制备与加工（理解）聚合物的填充改性:是指在聚合物基体中添加与基体在组成和结构上不同的固体添加物。这样的添加物称为填充剂，也称为填料。聚合物填充改性的目的，有的是为了降低成本，有的是为补强或改善加工性能。还有一些填料具有阻燃或抗静电等作用纤维增强是提高聚合物力学性能的重要手段。纤维增强复合材料分为以热固性树脂为基体和以热塑性树脂为基体两大类。第一节填充改性的基本原理通常填充塑料由基体树脂、填料和助剂三部分组成。（1）一种具有一定几何

2、形状的固态物质，它可以是无机物，也可以是有机物。（2）通常它不与所填充的基体树脂发生化学反应，即属于相对惰性的物质。（3）它在填充塑料中的质量分数应不低于5％。填料有别于塑料加工常用的添加剂增量填料的主要作用是“增量”，事实上无机或有机的填料的绝大多数品种的价格远低于所填充的合成树脂，其降低成本的目的是不言而喻的。增强增量性填料和增强性填料赋予新功能影响填充塑料的材料性能：颗粒的几何形状、粒径大小分布、物理、化学性质。一.填料的性质1.填料的几何形态特征颗粒是填料存在的形式。颗粒的形状并不十分规则，不同种填料的几何形状有着显著的差别。2.粒径对塑料改性使用的填料颗粒的粗细、大小的要求

3、是根据情况而定的。填料的颗粒粒径越小，假如它能分散的均匀，则填充材料的力学性能越好，但颗粒的粒径越小，要实现其均匀分散就越困难，需要更多的助剂和更好的加工设备，而且颗粒越细所需要的加工费用越高，因此要根据使用需要选择适当粒径的填料。通常填料的粒径可用它的实际尺寸（um）来表示，也可以用可通过多少目的筛子的目效来表示。目数20801001502003254006251250250012500尺寸/μm83317514710474433820105l目数指的是筛子每平方英寸筛网上的筛孔数。多数矿物的颗粒在用200目的筛子过筛时难通过。填料颗粒的尺寸及分布测定：沉降分析天平，普通光学显微镜

4、3.表面形态与性质表面性质：化学组成；晶体结构；吸附物质等比表面积：粒径，形状，粗糙程度测定方法：氮气等温吸附方法填料颗粒表面自由能大小关系到埃料在基体树脂中分散的难易，当比表面积时，表面自由能越大．颗粒相互之间越容易凝聚，越不易分散。（1）密度真实密度：填料的密度应当与它所来源的矿物一致，而且当填料颗粒均匀分散到基体树脂中时，给填充材料的密度带来影响。表观密度：由于填料的颗粒在堆砌时相互间有空隙，不同形状的颗粒粒径大小及分布不同，在质量相同时，堆砌的体积不同，有时差别还会很大，因此表现密度是不一样的。例：矿物粉碎加工而成的碳酸钙称为重质碳酸钙，而把从石灰石经化学反应制成的碳酸钙称之

5、为轻质碳酸钙。4.物理性质（2）吸油值吸油值：100g填料吸附液体助剂的最大量粒径大吸油值低，粒径小吸油大例：使用重质碳酸钙做聚氯乙烯人造革的填料，由于其吸油值低（为30-40gDOP/100g）。轻质碳酸钙吸油值为它的4-5倍，故在达到同样增塑效果情况下，使用重钙可以减少增塑剂的用量。由于重钙的粒径往往比轻钙大很多，使用重钙代替轻钙虽然可以因吸油值低减少增塑剂用量，但其强度稍差。（3）硬度硬度高提高耐磨性；损耗加工设备。例如目前流行的铺地材料半硬质聚氯乙烯塑料地板块，用石英做填料的制品非常耐磨和耐刻画，售价尽管比碳酸钙填充的高1／3，聚氯乙烯仍然为人们所欢迎。（4）颜色及光学特性基

6、本要求：为对所填充的塑料基体的色泽不带来明显的变化或避免对基体的着色带来不利影响通常都希望填料本身是无色的，当然这对大多数填料是不可能的，但至少应当是白色的，而且白度越高越好。保护填充聚合物避免发生紫外线分解；提高保温效果。（5）热性能填充塑料加工大多都涉及加热、熔融、冷却定型等过程，填料本身的热性能及其与塑料基体之间的差别同样也会对加工过程产生影响。（6）电性能（7）磁性能（8）热化学效应填料加入到聚合物中后可以起到减少可燃物浓度、延缓基体燃烧的作用二.填料-聚合物界面1.填充聚合物组成（1）聚合物良好的综合性能；对填料有较强粘结力；良好的工艺性能。（2）填料填料颗粒的几何形状和颗

7、粒粒径对填充量的影响（3）偶联剂及表面处理剂（4）其它助剂增塑剂、增韧剂、稳定剂、润滑剂、分散剂、改性剂、着色剂（1）宏观结构形态2.填充聚合物的形态（2）填充塑料中树脂基体的微观结构形态3.填料与树脂界面的形成图4-1复合材料界面模型具体表现：界面区树脂的密度：分子排列紧密程度随着远离填料表面而逐渐下降；4.填料-聚合物界面作用理论界面区树脂的交联度：形成不均匀的交联结构；界面区树脂的结晶：界面区化学组成：对某些官能团的优先选择性吸附。（1）浸润性理论要