Welke factoren beïnvloeden de modificatie van kunststofvullers?

Over het algemeen hebben de vorm van de vulstof, de deeltjesgrootte, de oppervlaktestructuur, de oppervlaktebehandeling, de stapelverdeling van de vulstof, de procesomstandigheden en de apparatuur invloed op het modificatie-effect van gevulde gemodificeerde kunststoffen.

1. Vorm van de vulling

De vorm van de vulstof kan grofweg worden ingedeeld in bolvormig, korrelig, kolomvormig, schilferig, vezelig en holle microsferen. De vorm van de vulstof heeft een sterke invloed op het effect van de vulstofmodificatie. Met uitzondering van bolvormige en holle microsferen vertonen alle andere vormen van vulstoffen anisotropie, en hoe groter de aspectverhouding van deze anisotrope vulstoffen, hoe beter de mechanische en thermische eigenschappen.

Over het algemeen geldt dat vulstoffen met een grote aspectverhouding, zoals vezelachtige, kolomvormige en vlokvormige vulstoffen, de mechanische sterkte van composietmaterialen verbeteren en daarom soms versterkende middelen worden genoemd. Deze vulstoffen kunnen echter de vorm- en verwerkingseigenschappen van de gemodificeerde materialen beïnvloeden. Vulstoffen met een kleine aspectverhouding, zoals bolvormige en korrelige vulstoffen, kunnen de vorm- en verwerkingseigenschappen verbeteren, maar de mechanische sterkte van de materialen verminderen.

Het gebruik van meercomponentenvullers kan de bovengenoemde nadelen ondervangen. Zo leidt de toevoeging van vlokvormig mica-poeder aan PVC-hars tot een verhoogde stijfheid, terwijl de slagvastheid afneemt. De toevoeging van CaCO3-versterking met deeltjes kleiner dan 1 μm kan deze afname van de slagvastheid voorkomen. Bij gebruik van poedervullers en vezelvullers kunnen de mechanische eigenschappen van de gemodificeerde producten in balans worden gebracht. Bijvoorbeeld, glasvezel in combinatie met een anorganisch mineraalpoeder of koolstofvezel in combinatie met aluminiumhydroxide kan de prestaties van de gemodificeerde materialen optimaliseren.

Door 15% tot 20% EPDM en 15% tot 25% CaCO3 aan PP toe te voegen, krijgt het materiaal een uitstekende slagvastheid en lage temperatuurbestendigheid, waardoor het geschikt is voor de productie van belangrijke auto-onderdelen.

Door 25% tot 35% asbestvezels en 15% tot 35% CaCO3 toe te voegen aan PVC-hars, kan het materiaal worden gebruikt voor de productie van kunststof asbestvloertegels.

2. Deeltjesgrootte van het vulmiddel

De deeltjesgrootte van vulstoffen kan worden uitgedrukt in de werkelijke grootte (μm) of in het aantal mazen van de zeef waar de deeltjes doorheen gaan. Het aantal mazen verwijst naar het aantal gaten per vierkante inch van de zeef, wat 200 is als het aantal gaten 200 is. De relatie tussen maaswijdte en micron (μm) is: Zeefdiameter = 15400 μm / maaswijdte van de zeef.

De deeltjesgrootte van de vulstof heeft een grote invloed op de prestaties van het gevulde composiet. Over het algemeen geldt dat, binnen een bepaald doseringsbereik, hoe kleiner de deeltjesgrootte van de vulstof, hoe groter het specifieke oppervlak, hoe beter de adsorptie van polymeermoleculen op de vulstof (vanwege het grote contactoppervlak), hoe steviger de hars aan het vulstofgrensvlak hecht en hoe groter de verbetering van de stijfheid, treksterkte, slagvastheid, vormvastheid en het uiterlijk van het materiaal.

Vooral bij treksterkte en slagvastheid geldt dat beide afnemen naarmate de deeltjesgrootte van het vulmiddel groter wordt; bij een bepaalde deeltjesgrootte nemen beide toe, maar bij een verdere toename van de vulhoeveelheid tot een bepaalde grenswaarde beginnen ze weer af te nemen; de grenswaarde, oftewel de maximale vulhoeveelheid en deeltjesgrootte, is hoger naarmate de deeltjesgrootte groter is.

Hoe kleiner de deeltjesgrootte van het vulmiddel, hoe beter de mechanische eigenschappen van het vulmateriaal zijn als het gelijkmatig verdeeld kan worden. Echter, hoe kleiner de deeltjesgrootte, hoe moeilijker het is om een ​​gelijkmatige verdeling te bereiken, wat meer additieven en betere verwerkingsapparatuur vereist. Bovendien leiden fijnere deeltjes tot hogere verwerkingskosten. Daarom is het essentieel om de juiste deeltjesgrootte van het vulmiddel te kiezen, afhankelijk van de toepassing.

Tabel 2-10 toont de mechanische eigenschappen van het materiaal met verschillende deeltjesgroottes van calciumcarbonaat, onder hetzelfde granulatieproces, in dezelfde HDPE-kwaliteit gevuld met 25% (massafractie) calciumcarbonaat.

Uit de specifieke gegevens in tabel 2-10 blijkt dat bicarbonaat met een maaswijdte van 1250 mesh de beste resultaten geeft, gevolgd door bicarbonaat met een maaswijdte van 800 mesh. Qua prijs-prestatieverhouding is het gebruik van bicarbonaat met een maaswijdte van 800 tot 1250 mesh dan ook aan te raden.

Indien deproductie van plasticfolieDe deeltjesgrootte van calciumcarbonaat mag niet groter zijn dan 1250 mesh. Grote deeltjes beïnvloeden niet alleen de mechanische eigenschappen van de film, maar kunnen ook problemen veroorzaken bij het blazen van de film. Voor ultrafijne vulstoffen, zoals nanodeeltjes, kan de deeltjesgrootte ongeveer 10 nm bedragen. Ultrafijne vulstoffen bieden een zeer effectieve manier om materialen te modificeren, waardoor zowel de stijfheid als de taaiheid van het materiaal verbeterd kunnen worden. De deeltjesgrootteverdeling van de vulstof beïnvloedt de verdeling ervan in het vulsysteem. Wanneer de deeltjesgrootteverdeling breed is, is de vulstof niet gelijkmatig verdeeld in het vulsysteem, wat de prestaties van het vulsysteem beïnvloedt.