填料在树脂基底中的分散和分布有何不同

一、聚合物基体中填料的分散状态

填充改性聚合物的性能除了与主要组分基体树脂的性质以及填料的性质、形态、尺寸、浓度等密切有关外,填料的分散状态、基体树脂的高分子聚集态结构、填料与基体树脂界面结构也有很大的影响。

填料在树脂中的分散状态,与填料的形态、尺寸,填料与基体的亲和力,填充改性聚合物的制备技术、方法,结构设计等因素有关。
无机粒子在聚合物中的分散状态如图3-1所示。

(1)无机粒子在聚合物中形成第二聚集态结构。此时若无机粒子粒径足够小,粒子间界面结合良好,无机粒子如同刚性链条一样对聚合物起着增强作用,这种分散状态有很好的增强作用,如炭黑和白炭黑。

(2)以分散状态存在,有的聚集成团,有的以个别分散形式存在。这种分散状态既不能增强也不能增韧;由于粉团中粒子间的相互作用很弱,将成为填充材料中最为薄弱的环节,实际上是向材料中引入了致命的缺陷,使材料的强度比纯树脂还低。

(3)均匀而个别地分散在基体中。这种情况下,无论粒子与基体树脂间有无良好的界面结合,都会产生一定的增强增韧效果。为了获得增韧增强的填充改性聚合物,非常希望无机粒子呈第三种分散状态。

无机填料能否均匀分散,与多种因素有关。在加工条件固定的情况下,与填料比表面积、表面极性,树脂的表面极性、熔体黏度以及填料与基体之间的相互作用有关。

从填充改性聚合物预期的效果看,无机粒子尺寸越小越好。但尺寸越小,表面能越高,自身团聚越强,越难分散均匀。

因此填充前需要进行表面处理。高速混合机对于较粗粉体(10um以上)进行表面处理是可以的,但用于粒径小于10um,尤其是纳米颗粒,难以达到预期的处理效果。因为将其放入混合机中,还没等到表面处理剂与粉体进行充分接触,这些粒子早已凝聚成粉团,这种凝聚体在后续的混炼及成型中靠机械力是打不开的,就呈现出第二种分散状态,成为填充改性塑料中最不愿意看到的白点。

填料在树脂基底中的分散和分布有何不同

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