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弹性体中无机粉体填料的选择原则

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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-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,应该对填料进行表面处理。例如,碳酸钙表面可涂一层脂肪酸、树脂或湿润剂等。

2、颗粒度大小和分布

颗粒是填料的基本单元。填料的颗粒度一般用其通过某号筛网所给定的百分数来分级。如99. 8%的颗粒通过127.95网孔数(325目)的网筛,此填料的细度称为325目。与网筛目相对应的也有用微米表示填料细度的,如果构成网筛金属细丝间距离为44um,那么通过网筛的填料也可称为直径为44um的填料。直径比44um大的粒子不能在网筛中通过,但比44um小的粒子却能通过网筛并混在一起,因此,实际上所使用的填料的粒径大小是不等的。对于填料颗粒度的要求有两项:一是平均颗粒度;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(不要太多,以免颗粒分开),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

填充量即指填料的加入量,填料是很便宜的原料,它可以大幅度降低模塑料及其制品的成本,因此人们常希望尽可能向模塑料中多加填料,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:的上升而使成本降低更多,所以最终还是可以节省成本。  

4、触变性

触变是一种种物理现象,即当-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。 

5、特殊性能

有些填料的加入可以改善模塑料的物理性能。如水合氧化铝可以赋予模塑料自熄性和抗漏电件;硫酸钡可以改善模塑料的耐腐蚀性;滑石粉能提高模塑料的耐电弧性等。

6、填料的搭配

在使用过程中还可以将两种或多种填料相混合,取长补短,以获得比较理想的效果。这种搭配可以是不同品种填料的搭配,也可以是以不同品种、细度上的搭配或者不同吸油化值的搭配等。如碳酸钙有低的油吸附值,但流动性稍差,而瓷土具有良好的流动性,因此,人们往往把二者混合使用,取长补短,使幣个系统既有较高的填料含量,又具有良好的流动性和着色能力。有时也可加入少量油吸附值髙的填料(如石棉、滑石粉等)以改善系统的流动性。填料的种类、颗粒度大小和用量对制品的收缩率都有较大的影响。在一般情况下,填料用量多,收缩率低。改变填料的种类和用量可以调节模塑料的黏度,控制物料的成型工艺,从而获得满意的模压制品。综合各种因素,选择相对密度小、吸油值低、颗粒尺寸分布较宽(1-20um)、平均颗粒尺寸大约为5um、水分含量低、无研磨作用(否则在加工过程中会磨损模具)、成本低的填料。

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