礦物粉體材料在塑料中應用的實踐表明,應用技術的創新是礦物粉體材料得以廣泛深入應用的關鍵, 也必將是繼續擴大應用領域和發揮更大作用的必由之路。
1 礦物粉體表面處理技術及相應處理劑的創新
粉體顆?;瘜W組成的多樣性和表面性質的復雜性決定了表面處理技術及助劑不可能是唯一的、以不變應萬變的。南京協和化學有限公司不斷改進用于PVC型材的輕鈣表面處理劑,研制成功的XH系列改性劑顯示出大大優于傳統表面處理劑的態勢( 見表1),其中PVC∶ACR401∶CPE∶鈦白粉∶熱穩定劑∶處理好的輕鈣=100∶2∶8∶4.5∶4.5∶25。最近研制成功的XH-CB01型功能改性劑不僅可以改善PVC型材(T80框)的加工性能,而且在提高碳酸鈣用量近一倍情況下,仍能使PVC型材的物理機械性能達到相當高的程度(見表2、表3)。從下圖可以清楚地看到不同處理劑處理的同一種輕鈣在PVC基體塑料中的分散情況。
表1不同表面處理劑改性的輕鈣填充PVC塑料試樣性能
表2 XH-CB01處理輕鈣(PCC-01)填充PVC型材的加工性能對比
表3 XH-CB01處理輕鈣(PCC-01)填充PVC型材的物理機械性能對比
2 核殼結構微納米復合技術
以相對低廉的無機粉體材料為核,將功能助劑以分子形式沉積在粉體顆粒的表面,不僅有助于助劑的分布和分散,而且不影響其功能性,從而可以獲得更高的性價比,有時還會基于剛性粒子增韌理論,獲得更佳的協同效果。
(1) 大連天元精細化工有限公司的專利技術。超低玻璃化溫度彈性體復合改性P V C 高效加工助劑ATM是以無機剛性粒子為核,在表層形成丙烯酸酯類接枝于烷基丙烯酸酯彈性體的包覆物,和傳統使用的ACR相比,不僅對PVC的改性作用更為優異,而且使用成本顯著降低。表4列出ATM-310B和ACR在PVC型材中使用的效果比較。在PVC型材配方一定的情況下,用ATM-310B取代ACR,可達到相同甚至更好的物理機械性能。ATM為核殼結構,在使用成本上有明顯競爭優勢。
表4 ATM-310B和ACR在PVC型材中使用效果比較
(2) 多數塑料材料兼具高的表面電阻率和低的介電常數,因而在其表面極易積聚電荷,即靜電。靜電引起的問題小則是吸塵、帶相同電荷的物體相互排斥,大則放電引起電擊,甚至導致火災或爆炸。將不導電的非金屬礦物粉體表面上沉積一層具有一定導電性的物質制成淺色導電填料應成為解決塑料材料抗靜電的新思路。
3 填充塑料材料的輕量化
非金屬礦物的真密度比合成樹脂通常大2~3倍,如果在管材、型材特別是注塑制品加工時使用填料又不增大其密度或增加的幅度在可以接受的范圍內,那么塑料中使用礦物填料的機會大大增加。
4 光鈣型環境友好型塑料
已往的塑料材料主要通過追求完美的使用性能而不考慮或較少考慮使用后在自然環境中的可消納性,造成環境的“白色污染”。在新世紀中,實行綠色生產、綠色消費,重視產品生產、使用過程中、使用后這三個階段與環境的可協調性,稱之為環境友好材料。
(1) CaCO3的存在有利于塑料材料的降解和聚乙烯塑料的焚燒。填加CaCO3的塑料材料廢棄填埋后易于降解。對于無回收利用價值或回收利用再生的代價太大不宜再回收的,填埋又要占據大量土地,焚燒仍然是可選的處理辦法。實驗表明,含有30%CaCO3和1%焚燒熱氧降解劑的100gPE薄膜完全燃燒所需的時間僅為4s,而同樣重量的PE薄膜所需時間為12s。
(2) CaCO3對地下水質無有害影響。廢棄塑料在填埋后,CaCO3不含有對人體有害的重
金屬。在被水浸泡過程中所需的化學需氧量(CODCr,即在加熱回流條件下,用強氧化劑重鉻酸鉀處理廢水所消耗的氧化劑的量,用來衡量水中還原性物質污染的程度)值為0,而淀粉添加型可降解聚乙烯塑料薄膜,此值很高。
5 透明型填充母料
以礦物粉體為主要原料制成的,能夠使塑料保持良好透光性的填充母料稱之為透明型填充母料。表5列出在相同添加量時,不同填料對LDPE(20∶80)薄膜(厚0.05mm)透光性的影響。
表5 不同填料填充LDPE薄膜的透光率(%)
存在的主要問題是在保持塑料材料較好透光性的同時還能具有良好的力學性能,避免或減輕諸如設備磨損、腐蝕和制品表面出現粉垢等負面影響。
結語
礦物粉體材料不僅已成為塑料加工行業不可或缺的重要原料,而且在提高塑料材料性能價格比、擴展功能性應用、節約資源和能源、環境保護作用等方面正顯示出越來越引人注目的重要作用。在塑料中更多、更好地應用礦物粉體材料,不僅是成本利潤的驅動,更應該提升到在科學發展觀指引下,實現可持續發展,建設資源節約型和環境友好型社會的目標上來。
作者:中國塑料加工協會改性塑料專委會 劉英俊
?歡迎進入【粉體論壇】
更多精彩!歡迎掃描下方二維碼關注中國粉體技術網官方微信(bjyyxtech)
|