近年隨著市場及技術(shù)應(yīng)用的需要，越來越多的無機(jī)礦物被添加到高分子聚合物中。如，將針狀硅灰石加入到PA、PP、PE、PVC、ABS、PS、PC等樹脂中，添加不同比例后，可明顯提高塑料制品的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和熱變形溫度，降低模塑收縮率和塑料制品翹曲變形，降低生產(chǎn)成本等。目前，越來越得到業(yè)內(nèi)的認(rèn)可。
一、什么是硅灰石？
也許，很多人都不了解什么是硅灰石。硅灰石是天然的硅酸鈣（CaSiO3），主要成分為SiO2(50.9%)、CaO（46.9%）、FeO(0.55%)、Al2O3(0.25%)等，呈淺白色針狀結(jié)構(gòu)，是一種無毒、無味、耐高溫、熱膨如下，是硅灰石的物理性能
化學(xué)式 CaSiO3 熔點(diǎn)℃ 1540
分子量 116 莫氏硬度 4.5
密度g/cm3 2.9 顏色 淺白色
熱膨脹系數(shù)℃ 6.5×10－6 水分含量% 0.5
折光指數(shù)% 1.63 在水溶解度g/100mg 0.0095
二、硅灰石在塑料制品中九大應(yīng)用特點(diǎn)
以硅灰石在PA6和PP改性為例來為大家講解硅灰石的應(yīng)用特點(diǎn)。
如下是硅灰石在改性PA6中的應(yīng)用特性
檢測項(xiàng)目 硅灰石含量 樹脂 PA6
10% 20% 30%
拉伸強(qiáng)度 Mpa 69.8 73.2 80.0 65.4
斷裂伸長率 % 14.2 9.61 5.62 64.5
彎曲強(qiáng)度 Mpa 108 113 127 90.2
彎曲模量 Mpa 2769 3422 4352 2577
懸缺沖擊強(qiáng)度 kJ/m2 6.2 6.1 6.9 7.5
密度g/cm3 1.2 1.26 1.34 1.14
模塑收縮率（縱）% 1.18 1.10 1.01 1.33
模塑收縮率（橫）% 0.89 0.65 0.62 1.16
熱變形溫度 ℃ 132 138 177 105
1.明顯提高彎曲強(qiáng)度及彎曲模量
在PA中加入30%硅灰石，彎曲強(qiáng)度及彎曲模量明顯提高。這主要是由于硅灰石的針狀結(jié)構(gòu)和剛性的特點(diǎn)，使其在片材、板材、薄膜、塑料制品等會有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。
2. 提高拉伸強(qiáng)度
隨著硅灰石含量的增加，拉伸強(qiáng)度在增加，據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，硅灰石的目數(shù)越細(xì)，拉伸強(qiáng)度越好。
3. 提高熱變形溫度
加入30%硅灰石，熱變形溫度從105℃提高到177℃，增幅高達(dá)70℃。對于注塑制品，如各類燈具、耐熱零部件、電線電纜、薄膜、管材等，加入硅灰石，可大大提高耐熱性。
4. 改善刮擦性和耐摩擦性
硅灰石具有一種特殊的針狀結(jié)構(gòu)，物理機(jī)械性能獨(dú)特，可大大增強(qiáng)了成品的耐摩擦性、耐熱性。
5.提高尺寸穩(wěn)定性，降低收縮率及翹曲變形
PA、PP的收縮率在1～2%左右，而加入礦纖后，可明顯降低收縮率，在精密注塑零部件和大型塑料制品制造加工過程中加入適量的礦纖，可有效地保持塑料制品的尺寸穩(wěn)定性，還可縮短加工冷卻周期。
6.優(yōu)異的加工穩(wěn)定性和生產(chǎn)成型性能
無機(jī)材料粘度低，加工穩(wěn)定性好，在樹脂中加入一定量的無機(jī)材料，可有效降低加工粘度，改善生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性，并有益制品的成型。
7.改善塑料制品的外觀
加入硅灰石，制品表面富于自然光澤，沒有玻纖外露情況，還可解決材料收縮缺陷、翹曲、彎曲等問題。
8.改善吸水性能
硅灰石的性能穩(wěn)定，吸水率低，對于類似尼龍的樹脂，加入一定量的硅灰石，可有效降低塑料因吸水過高而導(dǎo)致產(chǎn)品物性下降，表面粗糙等現(xiàn)象。如圖所示：加入硅灰石后，PA吸水率降低，力學(xué)性能變化減緩。
9. 降低塑料的生產(chǎn)成本
礦物纖維（硅灰石）來源豐富，價格優(yōu)勢明顯，硅灰石在改善塑料制品性能的同時，可有效地降低生產(chǎn)成本。
三、硅灰石的六大應(yīng)用注意事項(xiàng)
1.喂料
盡量使用側(cè)喂料器，原因是硅灰石為針狀結(jié)構(gòu)，盡量不要破壞它的結(jié)構(gòu)特征。在比例高于30%時，可采用分步喂料，部分在主喂料器添加，部分在側(cè)喂料器添加。
2.硅灰石表面活化
經(jīng)過表面處理的硅灰石，可改善它與其他物料界面相容性，從而使之結(jié)合更牢固，進(jìn)而提高產(chǎn)品的性能。一般根據(jù)具體的需求，可選擇硅烷偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑等對硅灰石進(jìn)行表面處理。
性能 50%硅灰石 70%硅灰石 純樹脂
未處理 硅烷處理后 未處理 硅烷處理后
彎曲強(qiáng)度 MPa 93.1 117.9 100.0 122.0 98.6
彎曲模量 MPa 7446.6 7377.6 14272.6 15582.7 2206.4
拉伸強(qiáng)度 MPa 54.5 55.2 52.4 66.2 64.8
拉伸模量 MPa 9515 9170 19306 24063 2551
熱變形溫度℃ 202 215 195 235 75
3.造粒工藝（溫度、扭矩、電流、剪切）
造粒時機(jī)頭溫度不宜過高，主機(jī)電流及螺桿扭矩不能過大，高溫高壓高剪切等因素，會使硅灰石白度下降（90-92），使顏色微變，此時可適當(dāng)調(diào)整溫度、減少剪切，盡量維持產(chǎn)品所需的外觀要求。
4.網(wǎng)帶風(fēng)冷傳送切粒工藝
當(dāng)?shù)V物纖維的添加比例較高時，網(wǎng)帶風(fēng)冷傳送切粒工藝也是提高產(chǎn)量，改善勞動強(qiáng)度的新技術(shù)
5. 母粒水分含量
嚴(yán)格控制水分≤0.5，實(shí)際生產(chǎn)可能會≤0.3，避免影響塑料加工和制品質(zhì)量，如出現(xiàn)氣泡、不規(guī)則裂紋等現(xiàn)象。
6. 硅灰石適用概況
從不同產(chǎn)品、不同粒徑的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)證明，800目-1500目可適應(yīng)大部分產(chǎn)品，且性價比較高。
硅灰石可明顯改善高分子聚合物的物理性能，擴(kuò)大塑料制品的應(yīng)用領(lǐng)域，礦物纖維與高分子聚合物的共混應(yīng)用是跨學(xué)科跨行業(yè)的新興技術(shù)和材料的“聯(lián)姻”，礦物纖維的獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與性能賦與了高分子聚合物更優(yōu)良的性能。并且價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于高分子聚合物的價格，而且可以高比例添加到高分子聚合物中，從而大幅降低生產(chǎn)成本，給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
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