滑石粉:“不同的粒径,不一样的聚丙烯”!


来源:中国粉体网   昧光

[导读]  探讨不同粒径滑石粉对聚丙烯复合材料性能的影响

中国粉体网讯  为探讨不同粒径滑石粉对聚丙烯复合材料性能的影响,粉体网编辑对江西广源化工有限责任公司和辽宁鑫达滑石集团的相关研究内容进行整理和对比印证,为聚丙烯材料生产厂家选用滑石粉提供一些参考。

 

滑石作为被广泛应用的塑料制品填料,一方面,能节省树脂的使用量,显著地提高产品物理性能,起到增强作用。另一方面。足够细度的滑石粉,可显著提高产品的刚度、冲击强度、抗蠕变性、硬度、抗表面划伤、耐热性和提高热变形温度。在塑料制品加工方面,滑石的性价比是许多非矿材料不可比拟的。

 

不过,滑石粉在塑料制品中的增强与增益效果,经常会随着粉体性质的不同而有所差异。基本上,有一个大规律可以遵循:根据材料性能需求的不同,选用粒度分布和粒径大小适宜的纯滑石产品。

 

一、江西广源化工:不同粒径滑石粉改性聚丙烯材料性能

 

宋波等研究了HS-338、HS-638、HS-738三种不同粒径的滑石粉对聚丙烯复合材料力学性能和加工性能的影响。



图1三种滑石的扫描电镜( SEM) 照片


 


图2 三种滑石的粒径分布图

 

表1三种滑石的主要物理指标


图2为三种滑石的粒径分布,从图2可知HS-738的粒度分布是最窄的,大部分颗粒集中分布在2-10μm之间。

 

1滑石粉粒径对聚丙烯力学性能影响


 

表2滑石粉/PP复合材料力学性能和熔融指数数据


从表2可以看出,添加200份HS-738滑石粉,比纯PP制备的复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和熔融指数都得到了提高。采用HS-338,其粉体颗粒较粗,拉伸强度会下降;采用HS-638其粒径分布比HS-738的要宽,其熔体流动性要差于HS-738。综合考虑其力学性能和加工型,采用HS-738改性PP各项力学性能和加工性能最优。

 

小结:无机填料细度越细,其比表面积越大,填料与PP基材接触的点就越多,在受外力的情况下,其所产生的裂纹和受力点会越多,推测其力学性能会更好。

 

2粒径和填加量对聚丙烯拉伸强度和熔融指数的影响


 

表3滑石粉/PP 复合材料的力学性能


从表3可以看出,随着HS-738添加量的增加,其拉伸强度和熔体流动速率是逐渐下降的。与HS-338添加200份相比,HS-738添加到500份时拉伸强度更高,但其熔体流动速率会有一定的下降。

 

综合考量:HS-738添加300份,性能与HS-338添加200份接近;HS-738添加300份,与HS-638添加200份相比,拉伸强度与其相近,熔体流动速率要高,加工性能要好。

 

小结:随着不同粒径滑石粉的填加,拉伸强度和熔融指数出现一个平衡点,下游用户对产品添加量和粒径的选择应该综合考虑。

 

二、辽宁鑫达滑石:粒径对滑石粉/聚丙烯材料性能的影响

 

谷博等采用不同粒径的滑石粉填充聚丙烯,通过对复合材料力学性能和加工性能的测试,研究了滑石粉粒径对复合材料性能的影响。

 

1滑石粉粒径对复合材料力学性能的影响

 

表4不同粒径滑石粉填充复合材料的力学性能


从表4可以看出,在滑石粉粒径为10~4μm时,滑石粉粒径越小,复合材料的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度越大,刚性越好。

 

这主要是由于相同填充量下,粒径越小,比表面积越大,滑石粉与树脂界面的相互作用越强,抗变形能力就越强。因此,冲击强度、弯曲强度和拉伸强度就越大。

 

2滑石粉粒径对复合材料加工性能的影响


 

表5不同粒径滑石粉填充复合材料的加工性能、收缩率


 

从表5可以看出,滑石粉粒径越小,复合材料的收缩率越小。

 

这主要是由于聚丙烯在冷却时易结晶,造成收缩。滑石粉粒径越小,比表面积越大,相同含量与滑石粉表面接触越多,相较于粒径较大的滑石粉,粒径较小滑石粉可以有效阻止塑料材料的应力收缩,降低收缩率。

 

另一方面,滑石粉填充到聚丙烯中,可以起到异相成核的作用,促进形成细而小的球晶,阻止较大的球晶产生,从而降低收缩率和后收缩。粒径越小,比表面积越大,异相成核作用越好。

 

结语

 

滑石粉加入塑料中可改变塑料的多种性能,如成型收缩率、表面硬度、弯曲模量、拉伸强度、冲击强度、热变型温度等特性,这些被改变的性能直接或间接的与滑石粉粒径存在关联。但是高端的超细无机粉体产品,看粒度也看材料特性,下游用户在使用时需要进行深入研究和实践。

 

参考来源

宋波,等:不同粒径的滑石粉改性聚丙烯的性能研究,江西广源化工有限责任公司

谷博,超细滑石粉的粒径对滑石粉/聚丙烯复合材料力学及加工性能的影响,辽宁鑫达滑石集团

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作者:昧光

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