硫酸钡在通用塑料和工程塑料中的填充改性应用

添加时间:2017年07月24日   【字体大小: 】 关注:883

硫酸钡在通用塑料和工程塑料中的填充改性应用,那么就为大家介绍一下硫酸钡在特种塑料填充改性中的应用以及硫酸钡作为填充物未来的发展趋势。
   
    特种塑料与通用工程塑料相比性能更优异、独特,具有高强度、高缓冲性等特殊性能,但有些特种塑料其耐蠕变性能差、导热性差,使其应用范围受到限制。因此,国内外研究人员对性能欠佳的特种塑料进行了大量的改性研究,以扩大其在海洋、宇宙及原子能工业等尖端技术领域的应用。在众多的改性方法中,填充改性法因工艺简单、效果良好而得以普遍采用。
   
    有学者采用冷压成型和烧结固化相结合的方法,制备了BaSO4/PTFE复合材料,对不同用量和粒径的硫酸钡填充聚四氟乙烯复合材料性能的影响进行了研究。结果表明BaSO4填料用量和粒径大小对复合材料的性能影响很大。当BaSO4填料粒径为44μm、质量分数为40%时,复合材料的抗磨损性能最佳,比未改性的PTFE提高了2个数量级。复合材料磨损表面的SEM分析表明,随BaSO4用量的增加,复合材料的磨损机理由粘着磨损占主导逐渐转变为磨粒磨损占主导并伴随疲劳磨损。
   
    陈向荣等研究了干摩擦条件下BaSO4用量、栽荷、对磨时间对聚四氟乙烯复合材料摩擦磨损性能的影响。实验发现,抗磨损能力有一个最佳含量;随着栽荷的增加,材料的摩擦系数、磨损量和痕宽度也随之增大;磨损量随着时磨时间的延长而波动变小并趋于稳定。BaSO4的加入使PTFE/BaSO4的摩擦系数增大,但大幅度提高了材料的耐磨性。当BaSO4含量为23%时,材料的耐磨性最好。
    
    从以上硫酸钡对塑料的填充改性研究状况来看,未来BaSO4填充改性塑料的发展趋势主要集中在以下几个方面:

1)绿色化:在提倡保护环境、走循环经济和可持续发展道路的今天,环境友好型填料的研制和使用尤为重要。

2)纳米化:纳米级的硫酸钡具有与普通硫酸钡没有的特殊性能,如优越的光学性能;良好的分散性能,能增加产品尺寸的稳定性,改善制品的导热性等,可提高制品的附加值,具有广阔的市场前景。

3)功能化方向:科技的发展对材料性能提出更高的要求,也促进了填充料向多功能化方向发展,未来将会研制出性能更高的耐磨、耐老化、耐热等复合材料。

    硫酸钡独特优异的性能,使其应用十分广泛,在塑料行业中已取得较显著的成绩,成为塑料行业不可缺少的重要功能性材料之一。我国BaSO4资源丰富,需加快产品升级换代,提高档次,有效地推动其在塑料工业中的健康发展。要进一步发展以BaSO4为填充料的塑料新产品,并充分发挥其在各种塑料中的性能优势,如耐磨、耐老化等性能,达到降低复合材料成本,又可以提高复合材料综合性能的目的,开拓我国BaSO4应用新领域。研究BaSO4粉体对聚合物的改性,前景广阔,具有极高的经济价值。


硫酸钡因具有化学惰性强,稳定性好、耐酸碱、硬度适中、高比重、高白度、能吸收有害射线等优点,因此广泛用于各种塑料、橡胶、涂料、中高档油墨、化工、造纸、陶瓷、颜料等领域。可增加制品的硬度、强度、提高耐热和耐磨等性能,是最具发展前途的功能性填料之一。今天就为大家介绍一下硫酸钡在通用塑料和工程塑料改性中的应用。

一、BaSO4在通用塑料中的填充改性

    通用塑料具有成型性好、价格便宜等优点,但其缺点如易老化、易变形等给使用带来诸多不便。为了克服这些缺点,可通过改性和添加助剂来加以改进以满足其在实际应用中的需要。BaSO4在通用塑料中的应用是近年来的研究热点之一。

    应用均匀设计法,用超细改性BaSO4和成核剂,制得高光泽PP复合材料。考察了产品伸强度、弯曲强度、弯曲模量、悬臂梁冲击强度等性能,结果表明,当成核剂含量为2.0‰、改性超细BaSO4的填充量为28.0%,制得的高光泽PP与进口同类产品相比,各项性能相当。

    采用熔融共混法制备PVC/MBS/纳米重晶石三元复合材料,考察其力学性能和热稳定性能。结果表明:MBS与纳米重晶石可协同增韧PVC;当MBS、纳米重晶石的含量分别为10%、1%时,材料的韧性和刚性可同时得以改善,其冲击断面表现出典型的韧性断裂特征;热重分析显示添加1%纳米重晶石可显著提高PVC/MBS的热稳定性能。

    采用湿法反应改性的方法,在硫酸钡的沉淀反应阶段在其表面嵌入硬脂酸长碳链分子,使硫酸钡表面由亲水性变成亲油性。从而使硫酸钡在聚乙烯醇溶液中的分散性得到改善,将其作为PP的填料可以使PP力学性能得到提高。

二、BaSO4在工程塑料中的填充改性

    随着现代科学技术的日益进步,社会对工程塑料提出广泛而又多功能的要求。如要求工程塑料材既要有良好的韧性,又要良好的硬度;既要有良好的刚性又要有卓越的抗冲击强度;既要综合性能好,又要价格低廉等。对于多样的要求,单一的树脂很难满足多样化、高品质的要求,而塑料改性可以把这种有限的单一树脂变为多功能的新型材料,从而满足不同领域的需求。工程塑料改性的方法很多,如共混改性、填充改性等。其中填充改性是企业最常用的方法,不仅是因为通过填充改性能赋予塑料新的功能(如耐老化、导电、耐热等)和新的性能(提高冲击强度、拉伸强度、弹性模量等力学性能),更是因为通过填充改性能在保证质量的前提下,降低产品成本、增强市场竞争力。

    利用自然曝露和热烘箱老化实验,研究了ABS/BaSO4体系的老化性能及硬脂酸、钛酸酯偶联剂、稀土偶联剂等处理剂对该体系老化性能的影响实验结果表明:BaSO4的加入对ABS体系的光氧、热氧老化程有阻滞作用,可提高ABS的耐老化性能。

    聚酰胺66(PA66)/硫酸钡复合材料的形态结构和力学性能,探讨了硫酸钡的表面处理对复合材料力学性能的影响。结果表明,在20%活化硫酸钡和5%的乙烯-辛稀共聚物熔融接枝马来酸酐共混改性PA66复合体系中,少部分的硫酸钡对PA66具有异象成核的作用,大部分的硫酸钡对PA66具有增韧作用。与未加活化硫酸钡相比,材料的拉伸强度提高了10MPa、弯曲强度提高了11MPa,简支梁缺口冲击强度提高9kJ/m2。

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