紅輝沸石作為聚丙烯添加劑的初步研究

2002年第2期中國非金屬礦工業(yè)導刊總第26期[礦產(chǎn)加工利用]紅輝沸石作為聚丙烯添加劑的初步研究陳南春，余石金(桂林工學(xué)院材料與化學(xué)工程系,廣西桂林541004)[摘要|在了 解紅輝沸石的物理化學(xué)特征的基礎上，分別采用不同粒徑、不同含水率及不同填充量的紅輝沸石填充聚丙烯(PP)塑料制品，系統地測試或比較它們的拉伸強度、沖擊強度、彎曲強度、成型收縮率、并與相同工藝條件下的純聚丙烯制品進(jìn)行對比。結果表明紅輝沸石填充聚丙烯(PP)塑料,增強了拉伸強度、略微降低了沖擊強度和彎曲強度、減少成型收縮率。[關(guān)鍵詞|紅輝沸石;聚丙烯;填充改性Abstract: Based on knowing the physics chemistry characters of stellerite, we use the stellerite withdifferent particle size、different water content ratio and different filler loading to fill in poly propy lene(PP)plastic products. We test or compare their tensile strength、 impact strength、 bending strength、 mouldshrinkage rate by the numbers, but also contr ast pure poly propy lene products in common with processingcondition. The result indicate that the stellerite fill in poly propylene plastic products reinforce their tensilestrength and in a small degree depr ess impact strength and bending strength 、low mould shrinkage rate.Key words: sellerite; poly propy lene; loading modification[中圖分類(lèi)號I P578.974; T Q320.461[文獻標識碼| A[文章編號| 1007- 9386(2002)02- 0013- 031前言數:沖擊速度3.5m/s,能量2.75]); LJ 系列機械式紅輝沸石是輝沸石族中的一個(gè)礦物種，屬斜方拉力試驗機(拉伸速度為50mm/ min);塑料擠出機晶系。晶格參數為: a=1.36nm,b=1.81nm,(溫度為250C); SQ- 0型塑料造粒機;立式催膜c= 1.78nm,v= 4.394nm。其化學(xué)成分分析結果(%):機; SI- 160/ 180塑料注射成型機(溫度設定為200.SiO258.76，AI2O314.13， Ca08.80， K200.11， C); 游標卡尺。Na200.18, Fe2O30.44, H2016.87, H201.25.計算(2) 試驗用原料的化學(xué)式為( K 0.017N ao.o42C a1.73) 1.189[A 1.99S5 i7.osO18]聚丙烯.廣西車(chē)田的紅輝沸石(粉碎至所用粒度6.75H2O。其結構是含水的架狀鋁硅酸鹽，呈蜂窩備用)。狀,內部有許多開(kāi)放性的空洞和通道，具有很大的比2.2實(shí)驗過(guò)程表面積川。在配料實(shí)驗過(guò)程中讓聚合物分子進(jìn)入到分別稱(chēng)取不同粒徑、不同含水率及不同填充量空洞或通道中,形成所謂的“分子鉤”，填料與填料的紅輝沸石，與聚丙烯混合,攪拌,經(jīng)塑料擠出機和分子之間靠這種結合力作用，從而使塑料強度得到塑料造粒機造粒，烘干，再經(jīng)塑料注射成型機得到一-定的增強。研究不同粒徑、不同含水率.不同填充組試件(一塊金屬啞鈴形拉伸試件、兩個(gè)具有A型缺量的紅輝沸石對聚丙烯性能的影響，為紅輝沸石作口的簡(jiǎn)支梁試件以及一個(gè)矩形梁),試件根據國家標為塑料添加劑的進(jìn)一步 研究作準備。關(guān)于紅輝沸石準進(jìn)行測試性能12]填充塑料的研究至今尚無(wú)報道。3結果 與討論2實(shí)驗部分3.1 粒徑對聚丙烯拉伸強度的影響(見(jiàn)圖1)2.1實(shí)驗用儀器及原料由圖1可看出、填充量為10%時(shí).隨著(zhù)紅輝沸(1)實(shí)驗用儀器|收稿日期|中國煤化工XJU- 2.75懸臂梁式小型沖擊試驗機(技術(shù)參|作者簡(jiǎn)介||YHCNMH G13.陳南春等:紅輝沸石作為聚丙烯添加劑的初步研究4「14032「130 t開(kāi)28 L20 L1002004001 250 純聚丙烯03040粒徑(目數)填充量(%圖1 粒徑對聚丙烯拉抻強度的影響圖4填充量對聚內烯沖 擊強度的影響石粒徑的減小，經(jīng)紅輝沸石填充的聚丙烯試件的拉下降,且隨著(zhù)紅輝沸石填充量的增大而下降.即從沖伸性能曲線(xiàn)總體上呈上升趨勢,同時(shí)也顯示了1250擊強度的角度來(lái)看,紅輝沸石的填充量較大時(shí),材料目(10 u m)左右的紅輝沸石填充塑料與純聚丙烯相的沖擊強度會(huì )相應降低。比，紅輝沸石填充塑料明顯起到增強作用。3.5填充量對聚丙烯彎曲強度和成型收縮率的影響3.2粒徑對聚丙烯沖擊強度的影響(見(jiàn)圖2)從實(shí)驗已測試件的過(guò)程可知:隨著(zhù)紅輝沸石填充160量的增大,材料的彎曲強度呈下降趨勢,成型收縮率減小，表現在試件表面平整,而不是純塑料表面的凹ξ 150凸不平。用1403.6含水率對 聚丙烯性能的影響兵紅輝沸石含水率對聚丙烯影響的一般規律是:13900001250純聚丙烯高的含水率會(huì )造成試件中有高的洞隙率，從而影響材料的拉伸強度.沖擊強度.彎曲強度,使性能急劇圖2粒徑對聚丙烯沖擊強度的影響下降，甚至有更嚴重的影響，如:用量為10%，粒徑由圖2可知，填充量為10%時(shí)，隨著(zhù)紅輝沸石為1250目左右的紅輝沸石，若含水率大于13%,無(wú)粒徑的減小，經(jīng)紅輝沸石填充的聚丙烯試件的抗沖法成型，達不到填充改性的作用。擊性能逐漸減小，但比純聚丙烯試件高。很明顯可看4經(jīng)濟評價(jià)出，紅輝沸石填充塑料有-定的增強作用。塑料工業(yè)經(jīng)過(guò)三個(gè)階段的發(fā)展3,對塑料填充3.3填充量對聚丙烯拉伸強度的影響(見(jiàn)圖3)改性已有一定的認識，并取得相當的成績(jì)。塑料填料已開(kāi)發(fā)了許多種，但考慮到價(jià)格與性能比的因素和使用技術(shù)的局限性,常用的填料僅有重質(zhì)碳酸鈣.輕質(zhì)碳酸鈣、滑石粉、云母.高嶺土.硅灰石粉.白炭的305黑、氫氧化鋁及玻璃纖維等幾個(gè)品種4。填充過(guò)程營(yíng)中一般顯示兩種功能其-是增加容量.降低成本,29此時(shí)又稱(chēng)增量劑;其二是顯示-些改性作用，以改善填充量(%)塑料的加工性能和物理性能,此時(shí)又稱(chēng)增強劑5。大圖3填充量對聚丙烯拉伸強 度的影響多數填料呈惰性,以第-類(lèi)功能為主,如重質(zhì)碳酸由圖3可知，隨著(zhù)紅輝沸石填充量(橫軸上的0鈣、輕質(zhì)碳酸鈣.滑石粉.云母.高嶺土,氫氧化鋁表示純聚丙烯)的增加,紅輝沸石聚丙烯試件的拉伸.等,有一些填料呈纖維狀或蜂窩狀，以第二類(lèi)功能為強度呈.上升趨勢,當填充量較大時(shí),比純聚丙烯試件主,對塑料有明顯增強作用，妣硅灰石粉.白炭黑.高。說(shuō)明填充量達到一定值時(shí)，紅輝沸石對塑料有增玻璃纖維等。紅輝沸石屬于后者，但在-些方面優(yōu)越強作用。其他填料。硅灰石粉在加工過(guò)程中難于保持較高的3.4填充量對聚丙烯沖擊強度的影響(見(jiàn)圖4)長(cháng)徑比;白中國煤化工冗淀法生產(chǎn)由圖4可知，塑料中加入紅輝沸石后其沖擊強度的白炭黑每噸MHCNMHG玻璃纖維價(jià)14.2002年第2期中國非金屬礦工業(yè)導刊總第26期格略為便宜;而1t紅輝沸石礦石價(jià)值僅為80元左(5)為提高紅輝沸石的科技附加值,提供了新的有如果能破碎到數百目,其價(jià)值增至數百元;如再應用領(lǐng)域。細化超過(guò)1 250目，則價(jià)格在千元左右;這些因素[參考文獻|都為紅輝沸石作為塑料添加劑的研究提供可能。[1]陳南春.胡存杰西車(chē)田紅輝沸石對不同離子吸附性的初步研5結論究[J].離子吸附性與交換, 2001(5).(1)填充量的增大,粒徑和含水率的減小都會(huì )使[2]林明寶、朱宗銳等.塑料測試方法手冊[M].上海上?？茖W(xué)材料的拉伸性能在-定范圍內得到改善。技術(shù)文獻出版社, 1994.(2)填充量的增大,粒徑的減小,高的含水率都[3]劉英俊.非金屬礦物填料在我國塑料工業(yè)中的應用U].中國會(huì )使材料的沖擊性能在-定范圍內下降。非金屬礦工業(yè)導刊, 1999(4).(3)填充量和粒徑增大都會(huì )使材料的彎曲性能下[4]劉英俊、劉伯元塑料填充改性[M].北京中國輕工業(yè)出版降和成型收縮率減小。社, 1998.(4)當紅輝沸石中的含水率超過(guò)限定值時(shí)，無(wú)法[5]錢(qián)漢英、王秀嫻等.塑料加工實(shí)用技術(shù)問(wèn)答[M].北京機械成型工業(yè)出版社,1996.[編輯楊越|r rrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrr信息開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品引導新需求 拓展新市場(chǎng)謀求新跨越東海硅微粉廠(chǎng)創(chuàng )新奮進(jìn)攀新高東海硅微粉廠(chǎng)2001 年生產(chǎn)硅微粉8 000t, 較上年增產(chǎn)2000t, 增幅過(guò)30%;納稅達到130萬(wàn)元，比上年增長(cháng)達40%。其生產(chǎn)規模和經(jīng)濟效益持續名列全國同行業(yè)首位。東海硅微粉廠(chǎng)自80年代中期開(kāi)始研制開(kāi)發(fā)硅微粉，從此填補了國家硅微粉生產(chǎn)空白，為完成國家“七五”攻關(guān)計劃和星火計劃寫(xiě)下了光輝一頁(yè)。產(chǎn)品達4個(gè)系列14個(gè)品種，并相繼獲得國家星火計劃成果展交會(huì )獎,國家火炬計劃高新技術(shù)展交會(huì )銀獎，農業(yè)部?jì)?yōu)質(zhì)產(chǎn)品和江蘇省新產(chǎn)品“金牛獎”。在全國形成了高檔產(chǎn)品一統天下，中檔產(chǎn)品平分天下，低檔產(chǎn)品三分天下有其-的銷(xiāo)售格局。企業(yè)亦成為全國資產(chǎn)和規模最大的硅微粉生產(chǎn)廠(chǎng)家，電子部、化工部列其為硅微粉生產(chǎn)定點(diǎn)廠(chǎng)和電子部“908工程”配套項目。隨著(zhù)電子、化工行業(yè)對硅微粉的用量擴大和其他硅微粉企業(yè)的上馬及市場(chǎng)競爭的日益加劇,東海硅微粉廠(chǎng)審時(shí)度勢,以變應變,迅速調整產(chǎn)銷(xiāo)新格局，加大技改力度和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)進(jìn)程,變滿(mǎn)足市場(chǎng)需求為引導市場(chǎng)需求，緊緊把握市場(chǎng)脈膊和產(chǎn)銷(xiāo)主動(dòng)權，始終站在硅微粉生產(chǎn)的最前沿。僅2001年企業(yè)用于技改投入就達100多萬(wàn)元。產(chǎn)品種類(lèi)在原有普通硅微粉、聚離子硅微粉、活性硅微粉、熔融硅微粉4個(gè)系列基礎上，新加防溢料、SOP環(huán)氧模塑料用硅微粉、球型硅微粉、電器用低粘度硅微粉等5個(gè)系列，品種由10多個(gè)增至30多個(gè)。在規模不斷擴大和產(chǎn)品持續走俏的情況下，東海硅微粉廠(chǎng)依然保持清醒的頭腦，從長(cháng)計議，創(chuàng )新求進(jìn)，逐步由跟著(zhù)市場(chǎng)跑變?yōu)橐龑袌?chǎng)走,以硅微粉的特殊性能擴大使用領(lǐng)域和用戶(hù)需求。過(guò)去我國船舶涂抹防護油漆多用鈦白粉作拌和料,每噸購價(jià)一萬(wàn)多元，而改為專(zhuān)制硅微粉拌和每噸只用幾千元，僅此一年就增加用量近1 000t,為船舶單位降低成本近千萬(wàn)元。在發(fā)貨量上,大戶(hù)一年用量近2 000t, 少的一次只要幾十或幾百公斤,東海硅微粉廠(chǎng)堅持用戶(hù)不分大小，-視同仁，以致不少小戶(hù)后來(lái)成了大戶(hù)。2001年末，東海硅微粉廠(chǎng)客戶(hù)已發(fā)展到200多家，遍及北京、上海、天津、重慶、西安、廣州、成都等20多個(gè)省市和日本、韓國市場(chǎng)。為拓展海外大市場(chǎng),加速經(jīng)濟國際化，東海硅微粉廠(chǎng)2001 年還與廣東生益科技股份有限公司、中國化工新材料總公司合資6 000萬(wàn)元，規劃2002年春開(kāi)工新上年產(chǎn)2萬(wàn)t硅中國煤化工產(chǎn)值2億元，實(shí)現利稅3 000萬(wàn)元，以期成為全球最大的硅微粉生產(chǎn)企業(yè)。(江YHCNMHG道俊報道)15.