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陶瓷晶須是以碳、硅、鋁、鎂等復(fù)合陶瓷材料在特定的條件下生長(zhǎng)出來(lái)的單晶體短纖維, 其直徑為1-3微米,長(zhǎng)度為20-200微米。不含有通常材料中存在的缺陷(晶界、位錯(cuò)、空穴等),其原子排列高度有序,因而其強(qiáng)度接近于完整晶體的理論值。其機(jī)械強(qiáng)度等于鄰接原子間力。陶瓷晶須的高度取向結(jié)構(gòu)不僅使其具有高強(qiáng)度、高模量和高伸長(zhǎng)率。
陶瓷晶須的應(yīng)用
陶瓷晶須具有比重輕、韌性好、強(qiáng)度高、耐高溫、抗化學(xué)腐蝕、阻燃性強(qiáng)、無(wú)毒等特點(diǎn)。陶瓷晶須具有較好的分散性和其它材料的復(fù)合能力,又由于長(zhǎng)徑比大,在多種材料中可做增強(qiáng)材料。
陶瓷晶須可在塑料造粒、塑料共混工程中使用,大大增強(qiáng)了塑料粒子的強(qiáng)度,耐高溫性能,相比其它填料可降低產(chǎn)品的重量。在提高塑料產(chǎn)品各種強(qiáng)度模量的同時(shí),降低了成本。在塑料生產(chǎn)中可以增強(qiáng)相關(guān)產(chǎn)品各個(gè)方面的性能,提高精細(xì)度、抗酸堿性、尺寸穩(wěn)定性好、提高表面光潔度、提高制品的耐熱溫度、減少設(shè)備的磨損、增韌增強(qiáng)、提高磨具的充滿程度、提高介電性能、提高熔融指數(shù)、防翹曲等特點(diǎn)。
陶瓷晶須的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于其他短切纖維,主要用作復(fù)合材料的增強(qiáng)體,用于制造高強(qiáng)度復(fù)合材料 陶瓷晶須具有優(yōu)良的機(jī)械性能、耐熱性、耐用腐蝕性以及抗高溫氧化性能,該新產(chǎn)品與基質(zhì)材料具有良好的相容性,已成為各類(lèi)高性能復(fù)合材料的主要增強(qiáng)、增韌劑之一。廣泛用作金屬、塑料、陶瓷的復(fù)合材料。
主要應(yīng)用于聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯烯(PS)、ABS、PA、PC、POM、PBT、PPO、PPS和PI等。
陶瓷晶須的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
1.在薄壁制品中添加的優(yōu)勢(shì)
除了可改善其他性能外,單從薄壁制品加工的形狀和尺寸的幾何精度而言,陶瓷晶須較玻璃纖維更具優(yōu)勢(shì)。添加纖維的長(zhǎng)徑比適中,長(zhǎng)度和直徑越小,對(duì)薄壁制品的質(zhì)量影響就越小。例如添加了長(zhǎng)度為20~200μm、直徑1~3μm的陶瓷晶須的聚四氟乙烯片材,在外觀上比添加玻璃纖維更加精細(xì)。
2.尺寸穩(wěn)定性好
陶瓷晶須添加到相關(guān)制品中,在微觀上改變制品的同時(shí),也使得制品顯示各向同性,使其在各種環(huán)境中的縱向和橫向收縮率差異較小,從而保證制品尺寸和外形的精密度。
3.提高制品的表面光潔度
由于陶瓷晶須表現(xiàn)為纖維增強(qiáng),雖長(zhǎng)徑比較大,但尺寸很小,用來(lái)增強(qiáng)制品時(shí)比長(zhǎng)纖維增強(qiáng)制品更加光澤、平整。
4.提高制品的耐熱溫度
陶瓷晶須具有無(wú)機(jī)填料的熱均勻性,在900℃時(shí)仍能保持其原有的機(jī)械性能,將其添加到制品中能顯著地提高制品的耐熱溫度。如ABS材料基體熱變形溫度為84℃,經(jīng)陶瓷晶須增強(qiáng)后熱變形溫度升至92℃;對(duì)PP母粒,通過(guò)加入陶瓷晶須增強(qiáng),可將其熱變形溫度從82.15℃提高到119.28℃。
5.減少對(duì)設(shè)備的磨損
利用高表面硬度和剛度的玻璃纖維增強(qiáng)聚合物時(shí),混合設(shè)備會(huì)受到相當(dāng)嚴(yán)重的磨損。而用陶瓷晶須對(duì)聚合物增強(qiáng)時(shí)卻不會(huì)造成設(shè)備磨損,因?yàn)樘沾删ы毑粌H表面硬度比較低,而且具有細(xì)微的結(jié)構(gòu)和良好的流動(dòng)性。因而陶瓷晶須還可替代石棉,作無(wú)石棉的摩擦材料。
6.增韌和增強(qiáng)
陶瓷晶須是一種短纖維,對(duì)制品有增強(qiáng)的性能。添加到制品中時(shí),采用不同規(guī)格的晶須和不同的添加工藝,能達(dá)到不同的增韌、增強(qiáng)效果,如增韌PP時(shí),可使其缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)到178J/m。
7.提高模具的充滿程度
在纖維增強(qiáng)壓鑄、澆鑄成型時(shí),添加陶瓷晶須比添加其他纖維有更好的流動(dòng)性,能充滿整個(gè)模具,使制品尺寸更加精確,提高成材率。另外,陶瓷晶須還可提高制品介電性能,用于電子、電器及家電零部件中;添加了陶瓷晶須的聚四氟乙烯、聚氨酯、PP、ABS的熔融指數(shù)和基體相當(dāng)。
8.復(fù)合材料增強(qiáng)
陶瓷晶須適合作為塑料、橡膠、聚氨酯、金屬及陶瓷的增強(qiáng)組分。在塑料中加入陶瓷晶須后,可提高材料的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性及尺寸穩(wěn)定性。例如PBT、PA添加陶瓷晶須后,它們的撓曲強(qiáng)度和熱變形溫度都較添加硅灰石增加50%以上。
PA經(jīng)陶瓷晶須增強(qiáng)后,其抗張強(qiáng)度、撓曲強(qiáng)度及熱畸變溫度均有顯著提高。
9.填充橡膠制品
是橡膠制品的優(yōu)良填充劑和補(bǔ)強(qiáng)劑,強(qiáng)度高于白炭黑。
10.絕緣,隔熱,耐高溫,防腐涂料
用陶瓷晶須填充涂料,由于其具有較高的長(zhǎng)徑比,可以增加涂層的強(qiáng)度,防開(kāi)裂。因其介電常數(shù)低,可以獲得高性能的絕緣漆,由于它質(zhì)輕且導(dǎo)熱系數(shù)低,還可做優(yōu)良的保溫隔熱涂料和防火涂料。由于其惰性好,耐酸堿,和基層的附著力好,又是高性能防腐涂料的**。
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