改性針狀硅灰石母粒采用纖維晶體精礦，經(jīng)特殊方法加工，并經(jīng)活化處理。主要用于PP、PE、PP6（66）、EVA、PTEE等各類(lèi)工程塑料以代替玻璃纖維。

在PP、PE制品中代替玻璃纖維做增強(qiáng)材料使成本降低25%，在改善塑料制品的力學(xué)性能和抗老化性效果很好，同時(shí)，可有效改善制品的尺寸穩(wěn)定性和后收縮性能。

在PA6制品中，與玻璃纖維按15-25比摻混，成型收縮率1.16%降低至0.34%;

在PA66汽車(chē)用工程塑料中加30%活性針狀硅灰石母粒增***果良好，符合改性工程塑料制品要求。一.產(chǎn)品介紹：

補(bǔ)強(qiáng)增韌功能性硅灰石母粒是我公司利用本公司生產(chǎn)的大長(zhǎng)徑比（16~20：1）硅灰石粉，用兩種不同具有反應(yīng)活性的表面處理劑，采用雙包膜技術(shù)，在硅灰石粉表面形成一層具有雙親和力的界面層，再在多種功能性助劑的作用下，與載體樹(shù)脂混合，經(jīng)過(guò)特殊組合的雙螺桿擠出機(jī)造粒而成。該母粒由于特殊的加工工藝和設(shè)備，使硅灰石粉長(zhǎng)徑比不被***，具有如同玻纖相似的補(bǔ)強(qiáng)增韌功能。根據(jù)硅灰石粉長(zhǎng)徑比大小（沉降體積）和載體樹(shù)脂不同，母粒分多重牌號(hào)，不同牌號(hào)產(chǎn)品可適用不同塑料制品。

二.產(chǎn)品特點(diǎn)：

1.與基體樹(shù)脂具有良好的相容性與分散性；

2.加工性能好，具有良好流動(dòng)性，可降低制品收縮率；

3.與普通填充母粒相比，具有顯著的補(bǔ)強(qiáng)增韌作用；

4.產(chǎn)品***、無(wú)害，符合歐洲ROHS指令衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

三.產(chǎn)品性能指標(biāo)及適用范圍：

注：用戶(hù)可根據(jù)制品性能要求自行確定填充量，在同樣力學(xué)性能條件下，比CaCO3母?？稍黾?~10%。

在我們?nèi)粘Ｉ詈透呖萍际澜?，塑膠合成物已經(jīng)被廣泛使用，并得到快速發(fā)展。硅灰石以它獨(dú)特的針狀、豐富纖維，作為功能性填料增加了復(fù)合材料的強(qiáng)度。用化學(xué)方法改良的硅灰石所起的作用在下列范圍內(nèi)得到了驗(yàn)證, 如:熱固塑膠、熱塑性塑膠以及彈性塑膠 。硅灰石在這些方面使用的優(yōu)點(diǎn)是其他任何材料在作為填料和加固劑方面都無(wú)法比擬的。上海天函硅灰的高長(zhǎng)徑比硅灰石針狀粉產(chǎn)品作為高分子改良劑廣泛用作提供高沖擊強(qiáng)度、增強(qiáng)流動(dòng)性以及加強(qiáng)剛度強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，另外，表面處理過(guò)的產(chǎn)品已被廣泛用作加固物，用于改善抗拉強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、線(xiàn)性拉伸及模收縮率，以及提供均勻的蝕刻和表面粘附力從而創(chuàng)造光滑的表面。

在塑料、尼龍行業(yè)，能增強(qiáng)相應(yīng)的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度等指標(biāo)，并且可降低生產(chǎn)成本。硅灰石的折射率（1.616~1.631）是體質(zhì)顏料中較高的，它提供了不透明性和對(duì)低白度光澤的優(yōu)異的控制能力，它呈現(xiàn)一定程度的遮蓋能力，改善在濕的情況下的耐磨性，有高的平光效應(yīng)，體現(xiàn)比較好的“修飾”特性。
 
硅灰石針狀粉系列產(chǎn)品名錄 

硅灰石改性及填充工程塑料ABS的研究

    摘要對(duì)硅灰石粉的表面改性效果及填充ABS塑料力學(xué)性能的研究表明，不同的改性劑改性劑用量、改性時(shí)間等工藝條件對(duì)硅灰石的改性效果有重要影響。經(jīng)γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基***氧基***改性后的硅灰石填充工程塑料ABS，增強(qiáng)了復(fù)合材料的剛性和熔體流動(dòng)性，其他力學(xué)性能雖有小幅下降，但不影響其在工程上的使用；同時(shí)降低了ABS塑料使用的成本，在填充量為20%時(shí)，可降低成本15%。

    關(guān)鍵詞硅灰石改性填充ABS

    硅灰石屬于鏈狀偏硅酸鹽，化學(xué)分子式為CaSiO3，粉碎后，顆粒呈纖維狀或針狀。硅灰石***，具有低吸油性、低吸水性、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，白度高，并有獨(dú)特的粉體纖維，應(yīng)用廣泛。而改性硅灰石粉體，因其表面性能得到改善，提高了其疏水親油的能力，應(yīng)用于塑料、橡膠基體材料中，能更均勻地分散，并與基體材料有很強(qiáng)的親和性能，可改善塑料、橡膠制品的力學(xué)性能和抗老化性能。工程塑料是指可作為結(jié)構(gòu)性材料使用的塑料，可在較寬的溫度范圍和較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持優(yōu)異性能，并能承受較高機(jī)械應(yīng)力和在較為苛刻的化學(xué)物理環(huán)境中長(zhǎng)期使用[1]。但與通用塑料相比，工程塑料因價(jià)格昂貴，使用受到限制。本試驗(yàn)對(duì)硅灰石進(jìn)行表面改性，分析了改性條件對(duì)改性效果的影響，并對(duì)改性硅灰石填充ABS的性能進(jìn)行了研究。

    1試驗(yàn)

    1.1主要原料、設(shè)備及儀器

    樹(shù)脂基材為ABS(***、丁二烯、***共聚物)，中國(guó)石油吉林石化***；硅灰石微粉，原礦來(lái)自青海都蘭縣海寺，硅灰石礦物含量為＞90%，CaO41.74%；SiO251.25%，d90為13.81μm，長(zhǎng)徑比為11，白度80；***偶聯(lián)劑，γ-氨丙基三乙氧基***(WD-50)、γ-(2,3-環(huán)氧丙氧基)丙基***基***(WD-60)、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基***氧基***(WD-70)，武漢大學(xué)有機(jī)硅新材料股份有限公司。改性助劑氨水(分析純)，市售；塑料助劑，有增塑劑(DEP)、***劑(1010)、分散劑(石蠟)、潤(rùn)滑劑(硬脂酸鈣)等。

    實(shí)驗(yàn)室用高速捏合機(jī)，GH-10DY型，北京英特塑料機(jī)械總廠；雙螺桿配混擠出機(jī)，SJSH-30型，南京橡塑機(jī)械廠；冷切粒機(jī)，LQ-100，南京橡塑機(jī)械廠；***成型機(jī)，CJ50E-2型，震德塑機(jī)廠；靜滴接觸角測(cè)量?jī)x，JC2000A，上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司；掃描電鏡，日本JEOL公司；電子拉力試驗(yàn)機(jī)，RGD-5，深圳市瑞格爾儀器有限公司；巴氏硬度計(jì)，HBa-1型，無(wú)錫市計(jì)量科學(xué)研究所；熔體流動(dòng)速率儀，ZRZ-40型，深圳新三思材料檢測(cè)有限公司。

    1.2硅灰石微粉表面改性由于硅灰石微粉具有親水疏油性，與ABS的兼容性差，為提高它與ABS的兼容性，須對(duì)它進(jìn)行表面改性，從而改善它在聚合物體系中的分散性。硅灰石微粉采用GH-10DY型高速捏合機(jī)進(jìn)行表面改性，攪拌速度1250r/min，改性助劑氨水用量為1%，氨水用蒸餾水以2∶1的比例稀釋?zhuān)男怨に嚵鞒桃?jiàn)圖1[2,5]。

    1.3改性效果測(cè)試

    1.3.1潤(rùn)濕接觸角：取改性硅灰石微粉壓片，用靜滴接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)量其潤(rùn)濕接觸角，測(cè)試溶液為水。

圖1

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    1.3.2活化指數(shù)：取一定量的改性硅灰石微粉加到燒杯中，加入蒸餾水，經(jīng)劇烈攪拌，靜止分層后，分別取出上浮物M1和下沉物M2，干燥后，稱(chēng)其質(zhì)量，活化率為M1/(M1+M2)。

    1.4ABS/硅灰石復(fù)合材料制備一次的試樣總量為600g；塑料助劑用量：DEP2%、10100.5%、石蠟0.5%、硬脂酸鈣0.2%。擠出造粒工藝參數(shù)：擠出溫度170~185℃，螺桿轉(zhuǎn)速140~160r/min。***成型工藝參數(shù)：溫度190~220℃，***時(shí)間6s，保壓時(shí)間14s。ABS/硅灰石復(fù)合材料制備工藝流程[3,5]：(改性硅灰石微粉，ABS和助劑)→混料→擠出復(fù)合→造粒→***成型→后處理→性能測(cè)試。

    1.5復(fù)合材料性能測(cè)試方法拉伸性能，GB/T1040-1992；彎曲性能，GB9341-88；沖擊性能，GB/T1843-80(89)；巴氏硬度，GB/T9342-1988；熔體流動(dòng)速率，GB3682-83。

 2試驗(yàn)結(jié)果與討論

    2.1不同改性工藝條件對(duì)改性效果的影響

    2.1.1不同改性劑的影響：以相同的改性劑用量1%和相同的改性條件(改性溫度120℃、改性時(shí)間20min)，分別采用WD-50、WD-60、WD-70作為改性劑，對(duì)硅灰石微粉進(jìn)行改性，結(jié)果見(jiàn)表1。從表1可看出，WD-70的改性效果比其他兩種的好。

表1

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    2.1.2不同改性劑用量的影響：以WD-70作為改性劑，改性溫度120℃、時(shí)間20min，對(duì)不同改性劑用量進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖2。從圖2可看出，隨改性劑用量增加，潤(rùn)濕接觸角和活化指數(shù)都在不斷增大，當(dāng)改性劑用量大于1%時(shí)，增加趨勢(shì)變緩。綜合經(jīng)濟(jì)因素考慮，改性劑用量應(yīng)控制在1%左右。

圖2

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   2.1.3改性時(shí)間的影響：以WD-70作為改性劑，改性劑用量1%，改性溫度為120℃，對(duì)不同改性時(shí)間進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖3。從圖3可看出，隨改性時(shí)間的延長(zhǎng)，潤(rùn)濕接觸角和活化指數(shù)都在不斷增大，當(dāng)改性時(shí)間長(zhǎng)于20min時(shí)，增加趨勢(shì)變緩，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，改性效果增加不明顯。因此，較適宜的改性時(shí)間應(yīng)為20min。

圖3

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    2.2硅灰石填充量對(duì)復(fù)合材料性能的影響從圖4a可看出，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度隨硅灰石填充量的增加，先增大后減小，在硅灰石填充量為20%時(shí)，達(dá)到峰值。說(shuō)明20%是硅灰石填充ABS拉伸強(qiáng)度的臨界量，超過(guò)此填充量，硅灰石粉體在ABS樹(shù)脂連續(xù)相中的分散性變差，硅灰石與樹(shù)脂基體界面粘結(jié)變差，易產(chǎn)生界面脫粘。但填充量20%的復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度仍低于純ABS，不過(guò)下降幅度較小，僅下降了13.2%，且顯著高于ABS樹(shù)脂國(guó)標(biāo)GB12672-90的***低要求(27MPa)。從圖4a還可看出，復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度隨硅灰石填充量的增加而減少，但其***小值也高于上述國(guó)標(biāo)的***低要求(47MPa)。

    從圖4b可看出，復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度隨硅灰石填充量的增加而下降，而其硬度則隨硅

圖4

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    灰石的填充量增加而增大，***高能達(dá)到純ABS的2.7倍。這說(shuō)明硅灰石的加入，使復(fù)合材料的韌性變差，而剛性得到增強(qiáng)。

    從圖4c可看出，復(fù)合材料的熔體流動(dòng)速率隨硅灰石填充量的增加而增大，***高能達(dá)到純ABS的1.75倍，這說(shuō)明硅灰石的加入，使復(fù)合材料的流動(dòng)性得到改善。

    2.2復(fù)合材料拉伸斷面的微觀結(jié)構(gòu)分析從圖5可看出，隨硅灰石填充量的增加，硅灰石粒子在ABS基體中的分散性變差，易聚集成團(tuán)，使復(fù)合材料在微觀上出現(xiàn)不均勻性。同時(shí)在拉伸斷面上還能看到，硅灰石粒子被不同程度拔出的現(xiàn)象。從圖5c可明顯看到，有大顆粒的硅灰石粒子被拔出的痕跡。這說(shuō)明硅灰石粒子與ABS基體的粘結(jié)不佳，在受外力作用時(shí)，易于脫粘，導(dǎo)致復(fù)合材料力學(xué)性能有所下降。相比較而言，圖5b的兩相界面較模糊，硅灰石粒子被拔出的也較少。說(shuō)明硅灰石粒子與ABS基體結(jié)合較好，力學(xué)性能也相對(duì)較好，這與前2.2節(jié)分析的結(jié)果相吻合。

    硅灰石填充量：a-10%；b-20%；c-40%

圖5

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    3結(jié)論

    1.對(duì)硅灰石改性工藝條件的研究表明，γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基***氧基***(WD-70)比γ-氨丙基三乙氧基***(WD-50)和γ-(2,3-環(huán)氧丙氧基)丙基***基***(WD-60)的改性效果要好。在溫度120℃、WD-70用量1%、時(shí)間20min條件下，硅灰石的改性效果較好。

    2.硅灰石填充ABS的力學(xué)性能研究結(jié)果表明，改性硅灰石的加入，使復(fù)合材料的剛性和熔體流動(dòng)性得到增強(qiáng)，其他力學(xué)性能雖有所下降，但不影響其在工程上的使用，且能降低成本。從試驗(yàn)結(jié)看，硅灰石較適宜的填充量為20%，此填充量的復(fù)合材料的成本比純ABS降低了15%。同時(shí)，硅灰石作為工程塑料的填料，與其他填料相比具有自己的優(yōu)勢(shì)：與輕鈣、滑石粉相比，硅灰石填充體系黏度低，可進(jìn)行高填充，有利于節(jié)約樹(shù)脂、降低成本；與碳酸鈣相比，硅灰石填充體系耐化學(xué)腐蝕性好，對(duì)增塑劑吸收量小，制品表面光潔度好；與玻璃纖維相比，則具有較大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)；***鈣、滑石粉和白炭黑等，一般都含結(jié)晶水，受熱時(shí)有脫水問(wèn)題，而硅灰石則具有較好的熱穩(wěn)定性。因此，硅灰石是一種較好的工程塑料填料。