（中国粉体技术网/班建伟）塑料是粉体填料应用的大市场, 而且具有巨大的市场潜力, 但如果粉体填料脱离了塑料工业整体技术水平, 脱离了塑料制品对其性能与价格的综合需求, 就会给粉体工业的发展带来不良后果。因此有必要将粉体填料在塑料中应用所面临的几个问题提出来讨论。
粉体填料越细越好吗?
从理论上讲, 填料与基体高分子材料的重量比一定时, 填料的粒径越小, 填充材料的力学性能就越好,但这要以填料在基体中分散均匀且填料颗粒与高分子材料之间有良好的界面为前提。另一方面, 填料颗粒越细, 对其加工的技术及装备水平要求越高, 所耗能量越多, 体现在价格上越贵。如重质碳酸钙40目产品出厂价不到20元/吨, 而1250目的产品出厂价每吨近千元。
再者填料颗粒越细, 由于物质表面性质所决定就越容易凝聚在一起, 如果在塑料基体中不能分散开来, 而是以凝聚体( 团粒) 状态存在, 那将成为填充塑料最为薄弱的环节, 引起材料破坏成为致命的缺陷, 还不如直接使用和团粒尺寸同样大小的粗颗粒填料。
例如粒度分别为400目、1200目和150目的三种同一种原料制成的重质碳酸钙粉末, 在塑料薄膜中重量百分比为10% 时, 薄膜的外观和力学性能均有明显差异, 见表1。
在不考虑成本的情况下是否使用粉体填料, 其粒度越细越好吗?近一段时期纳米材料和纳米技术铺天盖地而来, 国内已有数十家企业声称可提供纳米级粉体材料, 尤其以纳米碳酸钙最为耀眼。
我们用来进行填料表面处理的设备和工艺还赶不上粒度细化的发展,也就是说用传统的高速混合机难以完成粒径1μm以下的粉体材料表面处理任务。因为在高速混合机中, 没等到表面处理剂与粉体颗粒进行充分的接触、包覆或化学反应, 这些微细的颗粒早已因表面能高或在高速运动碰撞摩擦下产生静电而凝聚成团粒了, 在后序的混炼加工及成型加工中靠机械剪切力是打不开的, 成为塑料材料中最不愿意被我们看到的“ 白点” 。
从几十年填充塑料发展历程看, 粗填料(数十目到几百目) 仍然有粗的用场, 如塑料地板、人造革、编织袋, 而且对于这些使用场合, 价格高低是第一位的。另一方面有些产品如薄膜、工业配套用零部件, 必须使用细的填料, 价格要考虑, 但首先是填料的粒度能否满足产品使用性能的要求。至于能否将纳米级填料大面积推广使用, 除非其应用技术已经成熟, 在基体中分散不成问题, 给填充塑料的物理、力学性能带来突破性的进展, 能够做出微米级填料所不可能做到的事情。否则纳米级填料在塑料中应用仍将要走难苦、漫长的推广应用之路, 因为很难说服塑料加工企业将已经可以解决用户使用要求的微米级填料弃之不用, 而去花更高的价格使用纳米级填料。换句话说尽管从现有的研究工作看, 纳米级填料会给塑料材料的性能带来可观的变化, 但无论从分散技术上、加工设备上, 还是从性能价格之比上, 塑料加工行业迄今尚未做好使用纳米级填料的技术准备。
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