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無水硫酸鈣粉體填料在塑料中應用綜述

塑料制(zhi)品與人(ren)們的生活息(xi)息(xi)相關，許(xu)多領域(yu)中都要(yao)應用到塑料制(zhi)品。但是不同(tong)領域(yu)對塑料的性能要(yao)求不同(tong)，這就(jiu)需要(yao)人(ren)們往塑料里添加某些物(wu)質來改變塑料的性質。

在(zai)塑料(liao)制品（或材料(liao)）成型或加工(gong)過程中，有相當(dang)一部分產品要使用粉(fen)體(ti)填(tian)料(liao)這(zhe)已是不爭的(de)(de)(de)事實，一方(fang)面(mian)合理(li)恰(qia)當(dang)的(de)(de)(de)使用相對廉價的(de)(de)(de)粉(fen)體(ti)填(tian)料(liao)可實現增量，降低(di)原(yuan)材料(liao)成本的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)；另一方(fang)面(mian)也(ye)是目前備受關(guan)注(zhu)的(de)(de)(de)按人(ren)們(men)的(de)(de)(de)愿望改善某(mou)些方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)物理(li)化學性能或賦予其新的(de)(de)(de)功(gong)(gong)能，從而使粉(fen)體(ti)填(tian)料(liao)從單純的(de)(de)(de)增量劑(ji)變為改性劑(ji)和功(gong)(gong)能劑(ji)^[1]。

1. 無水硫酸鈣粉體填料在(zai)塑(su)料中的(de)用途

無水硫(liu)酸鈣粉體填料在塑料中的用途主要有(you)以下幾種(zhong)：

1.1硫酸鈣在聚乙(yi)烯（PE）中(zhong)的應用

聚(ju)乙烯（PE）材料中(zhong)應用較多的(de)填料是碳(tan)酸(suan)鈣(gai)(gai)和(he)滑石(shi)粉，硫酸(suan)鈣(gai)(gai)在聚乙烯材料中(zhong)應用的(de)也較早，其于(yu)碳(tan)酸(suan)鈣(gai)(gai)和(he)滑石(shi)粉相比，具有比重(zhong)輕、白度(du)高、硬度(du)低、綜(zong)合性(xing)能優良等特點，可作為(wei)短纖維(wei)型功(gong)能性(xing)塑料填充劑；硫酸(suan)鈣(gai)(gai)/高密度(du)聚(ju)乙(yi)烯填(tian)充體(ti)(ti)(ti)系屬假(jia)塑性(xing)(xing)非牛頓流體(ti)(ti)(ti)，粘度(du)低、流動性(xing)(xing)好、易于成型(xing)加(jia)工(gong)；硫酸鈣(gai)與(yu)聚(ju)乙(yi)烯屬不相容填(tian)充體(ti)(ti)(ti)系，體(ti)(ti)(ti)系中各組分的(de)(de) 分解溫度(du)均未發生(sheng)變化，增加(jia)硫酸鈣(gai)含量可使體(ti)(ti)(ti)系的(de)(de)維(wei)卡軟(ruan)化點漸有提高；硫酸鈣(gai)可影響聚(ju)乙(yi)烯球晶的(de)(de)形成，使基材的(de)(de)韌性(xing)(xing)增加(jia)^[2]。

1.2硫酸鈣(gai)在聚氯乙(yi)烯（PVC）中(zhong)的應用

硫(liu)酸鈣在(zai)PVC中(zhong)應用也(ye)有相關的研究，在楊森^[3] 的(de)研(yan)究中將硬(ying)石膏和碳酸(suan)鈣、滑石粉、硅灰石比(bi)較，并對硬(ying)石膏用(yong)不同方(fang)法改性填充于PVC材料中得到(dao)如下結論：硬石膏應用于PVC在力學性能方面比碳酸鈣有優勢(shi)。經(jing)過(guo)適當的改性硬石膏(gao)克(ke)用(yong)作(zuo)塑料(liao)填料(liao)，并(bing)且有良好(hao)的機械性能，并(bing)且完全可以應(ying)用(yong)于PVC^[3]。

1.3用于不(bu)飽和聚酯（BMC）制得微波(bo)爐餐(can)具中

其(qi)耐(nai)食醋性能比碳酸鈣(gai)的好，比重比硫酸鋇輕^[4]。

1.4用于片狀模型塑(su)料（SMC）中(zhong)

提高其(qi)抗(kang)沖(chong)擊強(qiang)度和壓縮強(qiang)度^[4]。

1.5部(bu)分取代(dai)鈦(tai)白粉用作塑料(liao)中的白色顏(yan)料(liao)

優(you)質無水硫酸鈣粉體白度值可高達(da)97以(yi)上，折射(she)率為(wei)2.0（接近鈦白(bai)粉白(bai)度），著色(se)效果好，可部分代替鈦白(bai)粉做白(bai)色(se)顏料使用(yong)。

1.6代(dai)替煅燒(shao)高嶺土、沉淀(dian)硫(liu)酸鋇和代(dai)替部分玻纖(xian)等材料(liao)(liao)，作增強增韌改性填充材料(liao)(liao)。

對制品的(de)強度、剛性、表面硬度、耐(nai)酸(suan)性、耐(nai)候(hou)性、熱(re)穩定性等(deng)均有所提(ti)高，其改性填(tian)充效果要明(ming)顯優于同類改性材(cai)料。

2. 無水硫酸鈣粉體材料在(zai)塑料制造中應(ying)用面臨的(de)問題

無水(shui)硫(liu)酸(suan)鈣粉體(ti)(ti)填料(liao)加工應(ying)根據應(ying)用要(yao)求(qiu)做出(chu)相(xiang)應(ying)變動，因此有(you)必要(yao)將無水(shui)硫(liu)酸(suan)鈣粉體(ti)(ti)填料(liao)在塑(su)料(liao)中應(ying)用所面(mian)臨的幾個(ge)問題提出(chu)來討論。

2.1無水硫酸鈣(gai)粉體(ti)填(tian)料是(shi)否越細(xi)越好

從理論上講，填(tian)(tian)料與基體高(gao)分子材料的重量比一定時，填(tian)(tian)料的粒(li)徑越(yue)小，填(tian)(tian)充材料的力學性能越(yue)好(hao)，但這要以填(tian)(tian)料的集(ji)中分散(san)均勻且填(tian)(tian)料顆粒(li)與高(gao)分子材料之(zhi)間有良好(hao)的界面為前提^[1]。另一(yi)方面(mian)，填(tian)(tian)料(liao)(liao)顆(ke)粒(li)(li)越細，對其(qi)加(jia)工的(de)(de)技術及(ji)設備裝備水平要求也(ye)越高，所耗能量越多(duo)，價(jia)格(ge)也(ye)會相應的(de)(de)上漲。再者(zhe)填(tian)(tian)料(liao)(liao)顆(ke)粒(li)(li)越細，由(you)于物質表面(mian)性質所決定就約(yue)容易凝(ning)聚(ju)在(zai)(zai)一(yi)起，如果在(zai)(zai)塑料(liao)(liao)基體中不(bu)能分散(san)開(kai)來，而是以(yi)凝(ning)聚(ju)體（團粒(li)(li)）狀態存在(zai)(zai)，那將成(cheng)為填(tian)(tian)充料(liao)(liao)中最薄弱(ruo)的(de)(de)環節，成(cheng)為引(yin)起材料(liao)(liao)破壞(huai)致命(ming)的(de)(de)缺陷，還不(bu)如使用和團粒(li)(li)尺寸(cun)同樣大小的(de)(de)粗顆(ke)粒(li)(li)做(zuo)填(tian)(tian)料(liao)(liao)^[1]。

2.2是否一定(ding)需要表面處理

對粉體(ti)(ti)填(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)料(liao)要(yao)不要(yao)進(jin)(jin)行(xing)表(biao)面(mian)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)，使之(zhi)表(biao)面(mian)活(huo)化(hua)或有機化(hua)，應當說是需要(yao)進(jin)(jin)行(xing)表(biao)面(mian)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)的。但也要(yao)看到在(zai)許多情況下，粉體(ti)(ti)填(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)料(liao)不進(jin)(jin)行(xing)表(biao)面(mian)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)照樣可以在(zai)塑料(liao)中(zhong)(zhong)使用，反過(guo)來經(jing)過(guo)表(biao)面(mian)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)的粉體(ti)(ti)填(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)料(liao)其填(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)充塑料(liao)的性(xing)能(neng)并沒(mei)有顯著提高。例如在(zai)軟質聚(ju)氯乙烯(xi)塑料(liao)制品中(zhong)(zhong)可以直接使用不經(jing)表(biao)面(mian)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)的粉體(ti)(ti)填(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)料(liao)，如人造革、鋪地材料(liao)、鞋底等，一方(fang)面(mian)這些軟質聚(ju)氯乙烯(xi)中(zhong)(zhong)存在(zai)著品種不一的增塑劑，它們在(zai)塑料(liao)加工過(guo)程中(zhong)(zhong)可以浸潤粉體(ti)(ti)填(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)料(liao)，實現對(dui)(dui)填(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)料(liao)顆粒(li)的包覆，填(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)料(liao)事(shi)先不進(jin)(jin)行(xing)表(biao)面(mian)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)并不影響后期(qi)加工，另一方(fang)面(mian)某些塑料(liao)制品的使用性(xing)能(neng)對(dui)(dui)材料(liao)本(ben)身的強度(du)，抗沖擊性(xing)能(neng)等指標要(yao)求不高，因此對(dui)(dui)粉體(ti)(ti)填(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)料(liao)要(yao)不要(yao)進(jin)(jin)行(xing)表(biao)面(mian)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)必須具體(ti)(ti)問題具體(ti)(ti)對(dui)(dui)待(dai)^[1]。

3. 粉體填(tian)料(liao)改性塑料(liao)的影響因素

3.1粉體粒徑的影響

填料粒(li)徑是影(ying)響(xiang)填(tian)充效果(guo)的(de)一個重要因素。一般(ban)大粒(li)徑粒(li)子(zi)盡管能(neng)提高體系的(de)硬度和剛性，卻損害了(le)強(qiang)度和韌性；粒(li)徑越小(xiao)增韌效果(guo)越顯著^[6]。可以(yi)根據不(bu)同的需要來選擇合適的粒(li)徑。

3.2 粉(fen)體形(xing)狀(zhuang)的影響

粉體顆(ke)粒形狀(zhuang)有球狀(zhuang)、立(li)方體狀(zhuang)等同向性(xing)(xing)狀(zhuang)態。顆(ke)粒形狀(zhuang)對(dui)塑料的填(tian)充(chong)性(xing)(xing)能有重要(yao)影響，一(yi)般纖維狀(zhuang)、薄片狀(zhuang)填(tian)充(chong)料加入塑料中，塑料的加工性(xing)(xing)能不太好，但機械強度很高，球狀(zhuang)填(tian)充(chong)劑(ji)的效果則剛好相反(fan)。因(yin)此，應跟(gen)據需(xu)求來選擇(ze)填(tian)充(chong)劑(ji)粉體的形狀(zhuang)^[6]。

3.3粉體填料含(han)量的影(ying)響

填料的濃度對(dui)填(tian)(tian)料的填(tian)(tian)充效果也有重(zhong)要影(ying)響，填(tian)(tian)料的含量不同(tong)，制品顯現(xian)出來(lai)的力學性(xing)(xing)能和物理機械(xie)性(xing)(xing)能就(jiu)不一樣^[5]。

4.無水硫酸(suan)鈣(gai)同其它粉體填料的(de)性能差異

我(wo)國硫酸(suan)鈣（石膏）礦的(de)儲量豐富，在(zai)世界各國儲量的(de)前列。其(qi)作(zuo)為無機非金屬礦的(de)一種(zhong)，同碳酸(suan)鈣、滑石粉、石英(ying)等(deng)一樣也(ye)有廣(guang)泛(fan)的(de)應用。填料的(de)大多數(shu)性(xing)(xing)質(zhi)都(dou)是(shi)有其(qi)本身(shen)的(de)結構(gou)、組成等(deng)決(jue)定的(de)。下(xia)表是(shi)幾種(zhong)常見的(de)填料基本特(te)性(xing)(xing)的(de)對比[6]：

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參(can)考文獻：

[1] 劉(liu)英俊.粉體填料在塑料中的應(ying)用現狀及面臨問題[J] .塑料加工，2002，35（1）.

[2] 揣成智(zhi),張啟麗.合(he)成硫酸(suan)鈣在填充PE中(zhong)的(de)應用(yong)研究[J].中國塑(su)料,1990, 4(2):64—69.

[3] 楊森(sen).聚合物/硬石(shi)膏復合材料(liao)性能(neng)研究[D].合肥(fei)工(gong)業(ye)大學(xue),2007.

[4] 蘇成.硫酸(suan)鈣填料[J] .化(hua)工(gong)工(gong)業(ye)，1986，（5）：74-76.

[5] 何(he)益艷，杜仕國.無機填料的改性及其在復合材料中的應用(yong)[J] .化(hua)工新(xin)型(xing)材料，2001，29（12）：16-17.

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