常用无机粉体材料种类及作用
【精品文章】涂料中的颜料、填料粉体种类及其性能
≥325 有磁性、导电性，有良好的耐酸、耐碱性及耐水性 3~8 氧化铁黄 300~400 贮存稳定性好，有光泽、耐候性良好等 2~6 氧化铁红 300~600 对日光、大气、碱和稀酸稳定，遮盖力高，耐候 10~25 锌钡黄 有机无机复合颜料，耐碱、耐光、耐溶剂、耐热、耐磨，分散性及着色 力好 8~10 钴蓝 色泽鲜明，耐候，耐酸碱及耐溶剂性极优，耐热达 1 200 ℃，能制造不 燃性涂料 5~8 尖晶石颜料 325 耐氧化、还原性优，分散性及耐热性极好，耐光，耐溶剂及耐候性好， 可制造伪装涂料，外用卷材涂料和工业涂料等
碳酸钙 400~1 250 有化学活性，减少涂膜起泡，防霉、阻燃 15~30 硅微粉 400~800 耐蚀，绝缘，化学稳定性优，用于浇注，灌封，塑料及包封等材料 30~55 白云母粉 600~800 钙镁复合岩，耐光耐热耐候 20~25 石英粉 300~800 提高涂膜硬度，有绝缘性 20~40 石墨粉 250~1250 有耐磨、导电和导热等功能 5~15 特种硅酸盐 片径厚 1~100 nm 片状结构的无机硅酸盐抗老化，防龟裂，保涂膜内颜料的颜色长久不褪
5~8 为了满足涂料的应用要求，往往会添加多种颜料，合理的复配颜料可以 产生协同效果性能让涂料更加优秀。涂料工艺学涉及学问众多，本篇只对 颜料、填料常见的粉体材料及其基本性能做简单介绍，更多的内容可以继 续关注“ 表格资料数据编辑：Focus tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。仅供参阅！
适量 效应颜料 铝粉 片状粒子厚度 0.1~0.2μm，直径 0.5~200 μm 对光反射率高有闪烁性和随角异色效应 适量 云母珠光颜料 粒径 15~200 μm 优异的闪烁性和随角异色效应，色彩装饰效果优美 适量 防锈颜料 磷酸锌好 ＞325 匹配性突出，防锈效果 2~4 云母氧化铁 325~600 防水及气体渗透优，耐候、耐蚀、耐温、与活性防锈颜料配合后产生良 好的协同效应 10~20 三聚磷酸铝 ≥325 无毒、防锈、耐蚀、耐酸碱盐效果突出
无机填料知识概述、种类、性能和选用
塑料填充改性知识概述塑料填充改性就是填料与塑料、树脂的复合，一般填料的填充量较大，有时甚至可达几百份〈以树脂100份计算)，因此填料是塑料产业重要的、不可缺少的辅助材料。
从总体上讲，世界范围内填料的消耗量要占塑料总量的10%左右，可见其消耗量是巨大的。
塑料填充改性有如下几方面的优点：（1）降低本钱。
一般填料比树脂便宜，因此添加填料可大幅度地降低塑料的本钱，具有明显的经济效益，这也是塑料填充改性广为应用的主要原因。
（2）改善塑料的耐热性。
一般塑料的耐热性较低，如ABS，其长期使用温度只有60℃左右，而大部分填料属于无机物质，耐热性较高，因此这些填料添加到塑料中后可以明显地进步塑料的耐热性。
再如PP，未填充时，其热变形温度在110℃左右，而填充30%滑石粉后其热变形温度可进步到130℃以上。
（3）改善塑料的刚性。
一般塑料的刚性较差，如纯PP的弯曲模量在1000MPa 左右，远不能满足一些部件的使用要求，添加30%滑石粉后，其弯曲模量可达2000MPa以上，可见滑石粉对具有明显的增刚作用。
（4）改善塑料的成型加工性。
一些填料可改善塑料的加工性，如硫酸钡、玻璃微珠等，可以进步树脂的活动性，从而可以改善其加工性。
（5）进步塑料制品及部件的尺寸稳定性。
有些塑料结晶收缩大，导致其制品收缩率大，从模具出来后较易变形，尺寸不稳定；而添加填料后，可大大降低塑料的收缩率，从而进步塑料制品及部件的尺寸稳定性。
（6）改善塑料表面硬度。
一般塑料硬度较低，表面易划伤，影响外观，从而影响其表面效果和装饰性。
无机填料的硬度均比塑料的硬度高，添加无机填料后，可大大进步塑料的表面硬度。
（7）进步强度。
通用塑料本身的拉伸强度不高，添加无机填料后，在填充量适量的范围内，可以进步塑料的拉伸强度和弯曲强度，从而进步塑料的工程使用性。
（8）赋予塑料某些功能，进步塑料的附加值。
有些填料可以赋予塑料一些功能，如PP 添加滑石粉、碳酸钙后，可以改善PP的抗静电性能和印刷性能；中空玻璃微珠添加到塑料中后，可以进步塑料的保温性能；金属粒子添加到塑料中后可以进步塑料的导热性能和导电性能。
粉体材料相关知识(一)
粉体材料相关知识（一）填料是用以改善复合材料性能，并能降低成本的固体添加剂，它与增强材料不同，填料呈颗粒状，因而呈现纤维状的增强材料不作为填料使用。
填料的加入能够起到改善强度、降低线膨胀系数、提高导电系数、改善耐候性、提高表面光泽、改善声学性能、增加黏度、降低成本等作用。
填料的种类分为：（1）无机填料和有机填料；（2）惰性填料和活性填料：（3）微球形（实心或空心）填料；（4）片状、纤维状、针状填料；（5）玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料；（6）复合型填料；这里主要介绍无机填料。
无机填料主要以天然矿物为原料经过开采、加工制成的颗粒状填料，少数填料是经过处理制成的。
无机填料的种类碳酸钙类碳酸钙主要有重质碳酸钙和轻质碳酸钙，是橡胶工业中用量仅次于陶土的矿物材料，其用量约占无机矿物填料总量的27%。
重质碳酸钙是由天然大理石、石灰石、白垩、方解石、白云石或牡蛎、贝壳等经粉碎、分选到一定细度制得。
在橡胶中主要起填充增容的作用，无补强效能。
轻质碳酸钙，粒径在0.5～6μm之间，化学沉淀法制得，有微弱的补强效果。
轻质碳酸钙按其粒径大小分为普通轻钙、超细碳酸钙、纳米钙，超细碳酸钙、纳米钙粒径在0.01～0.1μm 之间，有较好的补强效果。
云母粉由天然云母矿石经干法、湿法研磨制得其化学成分为硅酸钾盐。
用做橡胶填充增量剂。
绢云母有补强效能，可替代部分半补强碳黑使用，还可用做隔离剂。
由于它属于单斜晶系，其结晶呈薄片，能提高橡胶的阻尼性能。
它有良好的耐热、耐酸性能和电绝缘性能，还有防护紫外线和放射性辐射的功能，可用于特种橡胶制品。
滑石粉滑石粉由天然滑石经干法、湿法粉碎或高温煅烧而得，是六方或菱形结晶颗粒，粒径为1.3～149μm。
其化学组成为水合硅酸镁。
用作橡胶填充剂、增容剂、隔离剂及表面处理剂。
蒙脱土纳米蒙脱土系蒙皂石粘土（包括钙基、钠基、钠-钙基、镁基蒙粘土）经剥片分散、提纯改性、超细分级、特殊有机复合而成，平均晶片厚度小于25纳米，蒙脱石含量大于95%。
7.微专题之三：无机物俗名及用途
微专题之三：无机物俗名与用途1.CuSO4.5H2O: 胆矾或蓝矾，胆矾是源于该物质味苦，蓝矾则是源于其颜色为蓝色。
用于配制“波尔多液”和电镀铜夜。
2.MgSO4.7H2O: 泻盐或苦盐，白色。
用于造纸.炸药.瓷器.肥料以及医疗上口服泻药等等。
3.KAl(SO4)2.12H2O: 明矾，白色。
该盐溶于水产生的Al3+水解形成Al(OH)3胶体能够吸附水中的杂质，可做净水剂。
4.Na2SO4.10H2O：芒硝，白色。
制造玻璃.造纸.染色.缓泻剂（无水硫酸钠俗名元明粉）。
5.BaSO4：重晶石，白色。
作白色颜料.医疗上作“钡餐”（BaCO3不能用作“钡餐”）。
6.FeSO4.7H2O: 氯矾，浅绿色。
用于配制蓝黑墨水，补血剂等等。
7.ZnSO4.7H2O: 锆矾，无色。
医疗上作收敛剂，制造锌钡白颜料。
8.CaSO4.2H2O: 生石膏，白色。
用于塑像.模型.粉笔.医疗绷带等。
9.2CaSO4.H2O: 熟石膏或烧石膏，白色。
与水混合成糊状变成生石膏。
10.Na2S2O3: 硫代硫酸钠俗名海波或大苏打，无色晶体。
作还原剂，棉织物漂白后的脱氯剂，还可用于电镀.鞣革等。
11.NaHCO3: 小苏打，白色晶体。
用作食品发酵剂.治疗胃酸过多.制造泡沫灭火器。
12.Na2CO3: 纯碱或苏打，白色粉末。
用作化工原料.洗涤剂。
13.NaOH: 烧碱.火碱.苛性钠，白色固体。
最基础的化工原料之一。
14.KOH：苛性钾，白色晶体。
基础化工原料。
15.Cu2（OH）2CO3：碱式碳酸铜俗名孔雀石，绿色粉末。
用于制造信号弹.烟火.油漆颜料.杀虫剂及及解毒剂，可用于电镀方面。
16.Fe2O3: 铁红，棕红色粉末。
用于制造红色油漆和涂料。
17.Fe3O4: 磁性氧化铁，黑色晶体。
磁铁矿中含有的Fe3O4用于炼钢炼铁。
18.SiO2: 石英砂；紫水晶.玛瑙.碧玉是含有杂质的二氧化硅晶体；硅藻土是无定性二氧化硅。
19.Na2SiO3 :硅酸钠水溶液俗称水玻璃或泡花碱。
二氧化锰
安全信息Biblioteka 安全术语风险术语S25：Avoid contact with eyes. 避免眼睛接触。
R20/22：Harmful by inhalation and if swallowed. 吸入及吞食有害。
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有机合成用途
二氧化锰在有机化学之中十分有用。被用于氧化物的二氧化锰的形态不一，因为二氧化锰有多个结晶形态， 化学式可以写成MnO2·x(H2O)n，其中x介乎0至0.5之间，而n可以大于0。二氧化锰可在不同pH下的高锰酸钾 （KMnO₄）和硫酸锰（MnSO₄）的反应之中产生。
其中一个二氧化锰专用的化学反应是将醇类转化为醛类。即使该醇类中有双键，也不会被二氧化锰所氧化： cis-RCH=CHCH2OH + MnO2 → cis-RCH=CHCHO + H2O + MnO
二氧化锰
无机化合物
01 理化性质
03 制备种类 05 注意事项
目录
02 制备方法 04 作用用途 06 安全信息
二氧化锰，是一种无机化合物，化学式为MnO2，为黑色无定形粉末或黑色斜方晶体，难溶于水、弱酸、弱碱、 硝酸、冷硫酸，加热情况下溶于浓盐酸而产生氯气。用于锰盐的制备，也用作氧化剂、除锈剂、催化剂。
理化性质
物理性质
化学性质
熔点：535℃ 密度：5.03g/cm3 外观：黑色无定形粉末或黑色斜方晶体 水溶性：不溶于水
酸碱性：二氧化锰是两性氧化物，它是一种常温下非常稳定的黑色粉末状固体，可作为干电池的去极化剂。 在实验室常利用它的氧化性，和浓HCl作用以制取氯气：
二氧化锰在酸性介质中是一种强氧化剂。
硫酸锰
将菱锰矿粉与硫酸按质量比值1 : 1.8～1 : 2.0混合进行反应，生成硫酸锰，正常情况下使用电解槽的循环 酸，并补充部分硫酸，待pH=4时，加入少量二氧化锰粉，将溶液中Fe2+氧化成Fe3+，再加石灰乳中和至pH近中性， 加入硫化钡饱和溶液，使重金属离子生成硫化物沉淀，经过滤配制成电解液组成：MnSO4=120±20 g/L、 H2SO4=30±10 g/L，在温度93±5℃，槽电压2～3 V下，通常经20～30天电解，在阳极上沉积生成块状粗品，粗 品经剥离、粉碎、用水多次漂洗，并加入碳酸氢钠中和至pH=5～7，再经过滤、干燥、粉碎，制得电解二氧化锰 产品。
常见无机非金属矿物粉体在造纸中的应用
常见无机非金属矿物粉体在造纸中的应用摘要：随着社会经济的快速发展，无机非金属“超级材料”是突破材料既有性能和功能的局限，实现主要性能倍增甚至数量级提升，或兼具有自适应、自修复、自感知、定向等新功能，可满足平时抢修、国防现代化、极端环境、高端装备、前沿领域等不同场景需求的，超快硬、超高强、超耐温、超耐腐蚀、超耐辐射等超高性能或特殊功能的无机非金属及其复合新材料。
关键词：无机非金属；矿物粉体；造纸；应用引言非金属复合材料具有高模量、高强度和低密度的性能,已被广泛应用于航天卫星结构中。
然而,在传统的接触式加工方法下,该材料极易出现起毛、崩边、撕裂、分层等现象,为顺利加工和应用带来了一定的困难。
而先进化、实用化的激光加工,具有损伤可控、精度高、材料去除力强等优势,逐步成为优质加工非金属复合材料的方法。
1无机非金属矿物粉体在造纸行业中的地位无机非金属矿物粉体在工业发展中发挥了重要作用，日常生活中随处可见其踪影，市场的需求已促成了一批规模化生产的企业，粉体多元化的发展也促使无机矿物粉体加工技术与设备的不断升级改造。
多年来，颜料、填料的超细化和多功能化已成为粉体加工行业的发展目标。
国内粉体加工技术已达世界领先水平，为造纸用无机粉体填料奠定了基础，同样无机非金属矿物粉体在造纸行业中有着举足轻重的地位，在造纸用原料中，除了纸浆纤维外，矿物粉体的用量位居第二，是造纸成本的主要组成部分。
2激光切割和钻孔非金属复合材料的研究2.1碳纤维非金属复合材料切割和钻孔研究通过对比不同工艺下碳纤维非金属复合材料切割的效率可知，用激光对厚度在6mm以内的板材进行切割，其效率处于绝对的优势地位。
机械式加工过程中，会对碳纤维非金属复合材料造成一定的损伤；接触式的加工中，会由于力、热等方面的问题使材料的力学性能出现衰退现象。
2008年，德国激光中心在研究中发现，虽然传统热效应的激光在热加工方面存在一定的劣势，但在削减材料拉伸程度方面，明显小于传统的铣削，其根本原因在于，激光加工中的变质层小于铣削加工中的变质层厚度。
粉末冶金材料的分类及应用#
粉末冶金材料的分类及应用粉末冶金材料是指用几种金属粉末或金属与非金属粉末作原料，通过配料、压制成形、烧结等工艺过程而制成的材料。
这种工艺过程称为粉末冶金法，是一种不同于熔炼和铸造的方法。
其生产过程与陶瓷制品相类似，所以又称金属陶瓷法。
粉末冶金法不仅是制取具有某些特殊性能材料的方法，也是一种无切屑或少切屑的加工方法。
它具有生产率高、材料利用率高、节省机床和生产占地面积等优点。
但金属粉末和模具费用高，制品大小和形状受到一定限制，制品的韧性较差。
粉末冶金法常用于制作硬质合金、减摩材料、结构材料、摩擦材料、难熔金属材料、过滤材料、金属陶瓷、无偏析高速工具钢、磁性材料、耐热材料等。
粉末冶金的生产过程(1)生产粉末。
粉末的生产过程包括粉末的制取、粉料的混合等步骤。
为改善粉末的成型性和可塑性通常加入汽油、橡胶或石蜡等增塑剂。
(2)压制成型。
粉末在500~600MPa压力下，压成所需形状。
(3)烧结。
在保护气氛的高温炉或真空炉中进行。
烧结不同于金属熔化，烧结时至少有一种元素仍处于固态。
烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化学过程，成为具有一定孔隙度的冶金产品。
(4)后处理。
一般情况下，烧结好的制件可直接使用。
但对于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件还要进行烧结后处理。
后处理包括精压、滚压、挤压、淬火、表面淬火、浸油、及熔渗等。
粉末冶金材料的主要类型1 硬质合金硬质合金是以一种或几种难熔碳化物的粉末为主要成分，加入起粘结作用的钴粉末，用粉末冶金法制得的材料。
常用硬质合金按成分和性能特点分为：钨钴类、钨钴钛类、钨钛钽(铌)类。
常用硬质合金的牌号、成分和性能见表1。
表1 常用硬质合金的牌号、成分和性能1) 硬质合金的性能硬度高，常温下硬度可达69～81HRC。
热硬性高，可达900～1000℃。
耐磨性好，其切削速度比高速工具钢高4～7倍，刀具寿命高5～80倍，可切削50HRC 左右的硬质材料。
【2020年高考化学】常见无机物的性质与用途
【高考化学】模块一常见无机物的性质与用途一、常见无机物1、混合物2、纯净物二、无机物质的特征性质1、常见物质的颜色全部颜色分类O3红棕色；Fe(OH)3红褐色；[Fe(SCN)]2+红色(或血红色)；Cu2O红色(或砖红色)；被氧化的苯2酚(即苯醌)粉红色；石蕊在pH<5的溶液中呈红色；酚酞在pH8~10的溶液中呈浅红色；NO2红棕色；红磷暗红色；Br2深棕红色；品红溶液红色；充氦气、氖气的灯管红色；Cu紫红色；*甲基橙在pH<3.1的溶液中显红色。
-紫红色；[Fe(C6H5O)6]3—紫色；I2紫黑色；I2蒸汽紫色；I2的CCl4或苯或汽油等溶液紫红色4(碘酒褐色)；充氩气的灯管蓝紫色；石蕊在pH5~8的溶液中呈紫色。
*甲基橙在pH3.3~4.4的溶液中呈橙色。
Fe(OH)2变成Fe(OH)3的中间产物灰绿色。
晶体棕黄色；FeCl3晶体棕红色。
2、AgI、Ag3PO4、Fe3+、不纯硝基苯黄色；Na2O2、三硝基甲苯、AgBr、F2、硝化甘油、NaNO2黄色；*甲基橙在pH>4.4的溶液中呈黄色。
2+、Cu(OH)2、CuSO4·5H2O；石蕊在pH>8的溶液中呈蓝色；I2遇淀粉变蓝色；液态、固态的氧气淡蓝色；MnO2、CuO、CuS、Cu2S、PbS、Ag2S、FeS、FeO、Fe3O4黑色；Si 灰黑色；石油黑色或深棕色；煤焦油黑褐色。
绿色：Fe2+浅绿色；Cl2淡黄绿色；CuCl2浓溶液绿色(很浓黄绿色、稀则蓝色)；碱式碳酸铜绿色。
O褐色；溶解了溴的溴苯褐色；碘酒褐色。
22、物质的状态：常温下为液体的单质：Br2、Hg常温下的常见的无色液体：H2O H2O2常见的气体单质：H2、N2、O2、F2、Cl2、NH3、HF、HCl(HX)、H2S、CO、CO2、NO、NO2、SO2)[注：有机物中的气态烃CxHy(x≤4);有机化学中有许多液态物质，但是含氧有机化合物中只有HCHO常温下是气态]常见的固体单质：I2、At、S、P、C、Si、金属单质；白色胶状沉淀(Al(OH)3、H4SiO4)3、物质的气味：有臭鸡蛋气味的气体：H2S有刺激性气味的气体：Cl2、SO2、NO2、HX、NH3有刺激性气味的液体：浓盐酸、浓硝酸、浓氨水、氯水、溴水4、物质的毒性：非金属单质有毒的：Cl2、Br2、I2、F2、S、P4常见的有毒气体化合物：CO、NO、NO2、SO2、H2S、能与血红蛋白结合的是CO和NO5、物质的溶解性：极易溶于水的气体：HX、NH3常见的难溶于水的气体：H2、N2、NO、CO、CH4、C2H4、C2H2S和P4不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳。
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常用无机粉体材料种类及作用目前,在中国每年至少有400万吨的无机粉体材料作为原料的一部分被用于塑料制品的生产。
用无机粉体材料替代部分石油产品,一方面,每年可以节约数百万吨石油;另一方面,对于所生成的塑料制品而言,不但有利于降低原材料成本,而且可以使填充塑料材料的某些性能按照预定的方向得到改善,从而提高塑料制品的巿场竞争力。
常用无机粉体材料种类及作用据统计,中国500余家碳酸钙厂家生产的约500万吨产品中,有一半就是销往塑料行业的。
此外,滑石粉、煅烧高岭土、硅灰石粉等多种无机粉体材料也被广泛应用,有的甚至成为功能性塑料材料不可缺少的组成部分。
碳酸钙碳酸钙就是塑料加工时用得最广、用量最大的无机粉体填料。
据中国无机盐工业协会钙镁分会统计,每年用于塑料填充的碳酸钙总量在二百多万吨,就是各种用途中所占份额最大的,约50%左右。
根据加工方法不同,碳酸钙分为轻质与重质两种。
轻质碳酸钙(简称轻钙)就是由石灰石经煅烧、消化、碳化而成的,其间经历了化学反应,而重质碳酸钙就是经研磨(干法或湿法)而成的,只有粒径大小的变化而无化学反应过程。
目前在塑料薄膜中使用的碳酸钙都就是1250目的重质碳酸钙,已大量用于PE包装袋的生产,在农用地膜中因透光性受到影响,虽然可以使用,但添加量较小。
1) 重钙的细度对PE薄膜力学性能的影响十分明显,见表1。
表1 重质细度对PE薄膜力学性能的影响2) 碳酸钙粒子的分散对PE薄膜的性能具有决定性作用PE薄膜生产企业对重钙的添加量十分关心,希望添加量越多越好,但同时力学性能、耐老化性能、透光性都不要受到过大的影响。
特别就是在农用地膜中到底能够使用多少碳酸钙就是非常值得努力探讨的问题。
宝鸡云鹏塑料科技有限公司对此进行了有益的探索,并取得喜人的成果。
表2列出纯LLDPE地膜及分别添加10%、15%、20%、33%云鹏公司生产的纳米改性塑料复合材料的LLDPE地膜的力学性能。
由表2所列数据可以瞧出,添加10%以上直至33%纳米改性塑料复合材料的LLDPE地膜较之纯LLDPE地膜,各项力学性能相差不大。
在添加量达33%时,即LLDPE薄膜中CaCO3成份已占26、4%时,其力学性能仍能保持较高水平,特别就是直角撕裂强度还高于纯LLDPE,不仅全面超过GB 13735-92地膜国际优等品技术指标,而且就是以往任何CaCO3填充母料所不可能做到的。
表2 云鹏牌纳米改性塑料复合材料填充LLDPE地膜的性能检测结果3) 碳酸钙的环境效应——可环境消纳“可环境消纳塑料”就是指能综合利用环境条件的,能适应垃圾处理方式的,既可在所处环境中降解,又可堆肥处理或有利于焚烧且危害较小的塑料。
在可环境消纳塑料制造过程中,碳酸钙就是重要的组成部分。
研究结果表明,含有30%重钙的光降解膜,在暴晒时其羰基指数(表徵光降解程度的指标)达到某一数值时比不含碳酸钙的光降解膜要提前数天,对环境消纳有利。
同时碳酸钙的存在无论对PE薄膜填埋后继续降解,还就是对焚烧时减少有害物质的生成,保护焚烧装置都非常有利。
与添加淀粉的降解膜相比,碳酸钙回归自然时其化学需氧量CODcr值(用于衡量水中还原性物质污染的程度)为0,而含有15%淀粉的聚乙烯薄膜其CODcr值为96。
滑石粉滑石粉就是仅次于碳酸钙的塑料用填料,每年在塑料中的应用数量都在二十万吨以上,而且随着滑石粉的某些物理化学特性得到进一步深入的认识,它的应用范围与数量正在急剧增大。
1) 作为农膜保温剂使用含硅元素的矿物,如云母、高岭土与滑石对红外线具有阻隔屏蔽作用。
在农用大棚膜中加入适量的这种矿物粉末可以提高塑料薄膜对红外线的阻隔性,从而减少棚内热量在夜间以红外线辐射形式向棚外散失,提高其大棚的保温性。
轻工业塑料加工应用研究所在上世纪九十年代初的研究成果表明:①云母粉、高岭土、滑石粉与轻质碳酸钙在填充量相同时(细度相近且均经过表面处理),对聚乙烯薄膜力学性能的影响接近,其中高岭土与云母粉填充的薄膜力学性能更好一些。
②含硅元素的填料填充的LDPE薄膜对7-25μm红外线的阻隔作用明显优于不含Si的无机填料——轻质碳酸钙,而云母粉、高岭土与滑石粉的红外线阻隔性相似。
③三种含Si的填料中,云母粉填充的LDPE薄膜的透光率最高,而且接近纯LDPE塑料薄膜的透光率,高岭土与滑石粉的次之,但都高于碳酸钙填充的薄膜。
由于滑石粉价格便宜与便于操作,其透光性与红外光阻隔性虽然不如云母粉与高岭土,但仍能在保持较好透光性的同时提高其保温性,故在农用塑料棚膜中已得到广泛应用。
目前农膜生产厂根据膜的品种(耐老化膜、双防膜、多功能膜等)不同,使用超细滑石粉的量为1%-6%。
2) 作为成核剂使用结晶性聚合物如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)等,在加工熔融后的冷却定型过程中,一部分大分子将排列有序,称之为结晶。
结晶不仅需要一定的温度与冷却速率,还需要先生成晶核,接着才就是晶体的生长。
成核剂有两个主要作用,一就是总结晶速率增大,可确保熔融聚合物在冷却过程中更迅速地固化,从而缩短注塑成型循环周期,提高工效;二就是平均球晶尺寸下降,拉伸强度、热变形温度与硬度在成核剂作用下都得以增强,透明度增加、浊度下降。
滑石粉作为PE或PP的成核剂使用,首先要求颗粒要小,粒径越小其颗粒数越多,意味着结晶中心越多。
同时生长的晶体数目越多,晶体本身的尺寸越小,整个材料的性能就越好。
同时也要求在熔融状态下滑石粉的分散越彻底越好,团聚现象越轻微越好。
3) 以滑石粉为主要填料的透明型填充母料在塑料薄膜中使用碳酸钙虽然可以得到降低成本的效果,但用量大时,薄膜的透明性受到较大影响,引起一些用户的误解。
透明型填充母料针对这一情况,在填料的选择与加工工艺方面做了重大改进,使PE薄膜的透明性有了很大的改进。
表3与表4分别为添加20%与30%透明母料后的薄膜的光学性能与力学性能。
表3 透明母料对HDPE薄膜光学性能的影响表4 透明母料对HDPE薄膜力学性的影响煅烧高岭土由于煤系高岭土中含有可燃物碳及多种形态的水(吸附水、结晶水),在用做塑料薄膜的添加剂时必须先经过煅烧,实现脱水、脱碳,由黑色变成白色的煅烧过程。
在高温下煅烧,矿物不仅要经历脱水、脱碳的历程,而且还有可能在矿物的结晶形态上发生种种变化。
如果莫来石相含量过高,由于莫来石的硬度太高,将会对塑料加工机械设备关键部件——螺筒与螺杆造成严重磨损,带来生产效率下降、产品质量不稳定的不良后果。
此外煅烧高岭土的粒度及分布、白度与价格等因素,也必须加以认真对待。
地球上接收到的来自太阳的光其波长98%集中在0、3-3、0μm范围内,分为紫外光(0、3-0、4μm)、可见光(0、4-0、7μm)与红外光(0、7μm以上)三大部分,其中白天供农作物进行光合作用的可见光就是太阳光转化为地球上的热能的主要形式。
夜晚从地球表面向大气层散发热量的主要形式即能量的90%就是以7-25μm的红外光辐射的,其峰值为11-13μm。
用农用塑料薄膜扣成的大棚,主要就是使棚内温度远高于棚外,使农作物得以早发芽、早成熟,寒冷的季节里棚内作物也照样能够生长。
普通的不含红外光阻隔剂的聚乙烯薄膜对红外光的阻隔能力很差,不足25%,因此虽然在白天太阳光透过棚膜,将能量留在棚内转化成热能,使棚内温度升高,但在夜间由于棚膜对红外光阻隔性差,大部分热量会以辐射形式散失到棚外。
为此只能增加棚膜的厚度,而这种增加不仅提高阻隔性有限,而且受膜的成本限制也不可无限制地加厚。
唯一的办法就是将对红外光有阻隔作用的物质加到塑料薄膜中使其红外光辐射到棚膜上时,不能穿透过去,又重新反射回棚内,达到塑料大棚保温的效果。
纯聚乙烯薄膜(厚度0、08-0、1mm)对7-25μm波长范围的红外光透过率为70%-80%,通过添加红外光阻隔剂,可使红外光透过率减少到50%以下。
德国CONSTAB聚合物-化学有限公司可将红外光透过率减少至25%以下;北京巿塑料研究所研制的0、05mm 厚的无机填料填充的聚乙烯薄膜,7-11μm波长范围的红外光透过率可减至36%;河南省焦作巿第一塑料厂生产的0、05mm厚的无机填料填充的聚乙烯薄膜,7-14μm波长范围的红外光透过率可减至39%。
德国CONSTAB聚合物-化学有限公司以中国出产的粘土为原料制成商品牌号为Constab IR 0404 Id的红外光阻隔功能母料,在聚乙烯薄膜中添加7%,使7-14μm范围内的红外光透过率减少至25%以下。
煅烧煤系高岭土添加到聚乙烯塑料中后,填充体系的力学性能优于同等条件下的滑石粉或碳酸钙填充体系,见表5。
表5 不同填料填充聚乙烯塑料薄膜的力学性能通过扣棚实验,表明相对滑石粉与碳酸钙填充的农膜,使用高岭土的农膜透光好,棚内保温效果好,有利于农作物增产。
应用中的共性问题无机粉体材料在塑料中应用已经获得广泛认可,发挥增量、改性与环保效应等三大重要作用,但同时也存在一些问题,制约着无机粉体材料在某些方面的应用。
这些问题在塑料薄膜上也同样存在,需要引起我们的高度重视,并通过技术创新加以解决。
增重问题非金属矿物的密度比合成树脂大很多,通常都要大两三倍,有的如重晶石粉比聚乙烯或聚丙烯的密度要大五倍左右。
尽管矿物填料在质量上一比一地代替了基体塑料,但它所占有的体积仅为同样质量的基体塑料的几分之一。
如果矿物填料的颗粒与基体树脂紧密接触,没有空隙的话,那么这种体积上的差别将直接影响到以面积或长度计量的塑料材料及制品的数量,例如管子与异型材的长度或人造革的面积;也直接影响到注塑成型制品的数量,因为注塑成型的模具型腔的容积就是一定的,同样质量的熔体如果体积不同,所能成型的注塑制品的数量就会减少,结果在使用填料降低制品成本、增加经济效益的同时,出现了因长度、面积、制品个数减少的负面效应。
由于聚乙烯薄膜在纵向与径向都受到拉伸,无机粉体材料对PE薄膜密度的影响略显轻微。
例如加有30%重钙的PE薄膜密度不超过1、1 g/cm3,虽然比纯PE薄膜增大15%左右,但较之注塑成型制品,增大的幅度要小得多。
这就是因为高分子材料在粘流状态转为定型状态的冷却过程中如被拉伸,必然使大分子之间的空隙加大。
碳酸钙粒子本身就是不会形变的,但它们周围的PE大分子就是可以形变的,100%的纯PE熔融物料与除碳酸钙外70%的PE熔融物料都要经受同样的纵向拉伸与径向吹胀,可形变的物料仍然都要达到预定的纵向伸长(取决于转速)与径向伸长(取决于膜泡直径),就必须出现更多、更大的空隙。
空隙增多、增大,意味着材料整体密度的下降。
PE薄膜在无机粉体材料添加得比较多时,密度将有所增大,需要从整体上瞧,按面积计算其成本就是否因添加无机粉体材料而有所下降。
由于无机粉体材料的价格通常都远低于高分子树脂,因此考虑到上述因素,通常加入无机粉体材料,特别就是碳酸钙,都能使PE薄膜的原材料成本有所下降。