中國(guó)粉體網(wǎng)訊 為探討不同粒徑滑石粉對(duì)聚丙烯復(fù)合材料性能的影響，粉體網(wǎng)編輯對(duì)江西廣源化工有限責(zé)任公司和遼寧鑫達(dá)滑石集團(tuán)的相關(guān)研究?jī)?nèi)容進(jìn)行整理和對(duì)比印證，為聚丙烯材料生產(chǎn)廠家選用滑石粉提供一些參考。
滑石作為被廣泛應(yīng)用的塑料制品填料，一方面，能節(jié)省樹(shù)脂的使用量，顯著地提高產(chǎn)品物理性能，起到增強(qiáng)作用。另一方面。足夠細(xì)度的滑石粉，可顯著提高產(chǎn)品的剛度、沖擊強(qiáng)度、抗蠕變性、硬度、抗表面劃傷、耐熱性和提高熱變形溫度。在塑料制品加工方面，滑石的性價(jià)比是許多非礦材料不可比擬的。
不過(guò)，滑石粉在塑料制品中的增強(qiáng)與增益效果，經(jīng)常會(huì)隨著粉體性質(zhì)的不同而有所差異�；旧�，有一個(gè)大規(guī)律可以遵循：根據(jù)材料性能需求的不同，選用粒度分布和粒徑大小適宜的純滑石產(chǎn)品。
一、江西廣源化工：不同粒徑滑石粉改性聚丙烯材料性能
宋波等研究了HS-338、HS-638、HS-738三種不同粒徑的滑石粉對(duì)聚丙烯復(fù)合材料力學(xué)性能和加工性能的影響。
圖1三種滑石的掃描電鏡( SEM) 照片
圖2 三種滑石的粒徑分布圖
表1三種滑石的主要物理指標(biāo)
圖2為三種滑石的粒徑分布，從圖2可知HS-738的粒度分布是最窄的，大部分顆粒集中分布在2-10μm之間。
1滑石粉粒徑對(duì)聚丙烯力學(xué)性能影響
表2滑石粉/PP復(fù)合材料力學(xué)性能和熔融指數(shù)數(shù)據(jù)
從表2可以看出，添加200份HS-738滑石粉，比純PP制備的復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和熔融指數(shù)都得到了提高。采用HS-338，其粉體顆粒較粗，拉伸強(qiáng)度會(huì)下降；采用HS-638其粒徑分布比HS-738的要寬，其熔體流動(dòng)性要差于HS-738。綜合考慮其力學(xué)性能和加工型，采用HS-738改性PP各項(xiàng)力學(xué)性能和加工性能最優(yōu)。
小結(jié)：無(wú)機(jī)填料細(xì)度越細(xì)，其比表面積越大，填料與PP基材接觸的點(diǎn)就越多，在受外力的情況下，其所產(chǎn)生的裂紋和受力點(diǎn)會(huì)越多，推測(cè)其力學(xué)性能會(huì)更好。
2粒徑和填加量對(duì)聚丙烯拉伸強(qiáng)度和熔融指數(shù)的影響
表3滑石粉/PP 復(fù)合材料的力學(xué)性能
從表3可以看出，隨著HS-738添加量的增加，其拉伸強(qiáng)度和熔體流動(dòng)速率是逐漸下降的。與HS-338添加200份相比，HS-738添加到500份時(shí)拉伸強(qiáng)度更高，但其熔體流動(dòng)速率會(huì)有一定的下降。
綜合考量：HS-738添加300份，性能與HS-338添加200份接近；HS-738添加300份，與HS-638添加200份相比，拉伸強(qiáng)度與其相近，熔體流動(dòng)速率要高，加工性能要好。
小結(jié)：隨著不同粒徑滑石粉的填加，拉伸強(qiáng)度和熔融指數(shù)出現(xiàn)一個(gè)平衡點(diǎn)，下游用戶對(duì)產(chǎn)品添加量和粒徑的選擇應(yīng)該綜合考慮。
二、遼寧鑫達(dá)滑石：粒徑對(duì)滑石粉/聚丙烯材料性能的影響
谷博等采用不同粒徑的滑石粉填充聚丙烯，通過(guò)對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能和加工性能的測(cè)試，研究了滑石粉粒徑對(duì)復(fù)合材料性能的影響。
1滑石粉粒徑對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
表4不同粒徑滑石粉填充復(fù)合材料的力學(xué)性能
從表4可以看出，在滑石粉粒徑為10～4μm時(shí)，滑石粉粒徑越小，復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、拉伸強(qiáng)度越大，剛性越好。
這主要是由于相同填充量下，粒徑越小，比表面積越大，滑石粉與樹(shù)脂界面的相互作用越強(qiáng)，抗變形能力就越強(qiáng)。因此，沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度就越大。
2滑石粉粒徑對(duì)復(fù)合材料加工性能的影響
表5不同粒徑滑石粉填充復(fù)合材料的加工性能、收縮率
從表5可以看出，滑石粉粒徑越小，復(fù)合材料的收縮率越小。
這主要是由于聚丙烯在冷卻時(shí)易結(jié)晶，造成收縮�；哿皆叫。缺砻娣e越大，相同含量與滑石粉表面接觸越多，相較于粒徑較大的滑石粉，粒徑較小滑石粉可以有效阻止塑料材料的應(yīng)力收縮，降低收縮率。
另一方面，滑石粉填充到聚丙烯中，可以起到異相成核的作用，促進(jìn)形成細(xì)而小的球晶，阻止較大的球晶產(chǎn)生，從而降低收縮率和后收縮。粒徑越小，比表面積越大，異相成核作用越好。
結(jié)語(yǔ)
滑石粉加入塑料中可改變塑料的多種性能，如成型收縮率、表面硬度、彎曲模量、拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、熱變型溫度等特性，這些被改變的性能直接或間接的與滑石粉粒徑存在關(guān)聯(lián)。但是高端的超細(xì)無(wú)機(jī)粉體產(chǎn)品，看粒度也看材料特性，下游用戶在使用時(shí)需要進(jìn)行深入研究和實(shí)踐。
參考來(lái)源
宋波，等：不同粒徑的滑石粉改性聚丙烯的性能研究，江西廣源化工有限責(zé)任公司
谷博，超細(xì)滑石粉的粒徑對(duì)滑石粉/聚丙烯復(fù)合材料力學(xué)及加工性能的影響，遼寧鑫達(dá)滑石集團(tuán)
百度百科，滑石
