纤维、针状硅灰石、硅灰石、滑石粉

改性针状硅灰石母粒采用纤维晶体精矿，经特殊方法加工，并经活化处理。主要用于PP、PE、PP6（66）、EVA、PTEE等各类工程塑料以代替玻璃纤维。

在PP、PE制品中代替玻璃纤维做增强材料使成本降低25%，在改善塑料制品的力学性能和抗老化性效果很好，同时，可有效改善制品的尺寸稳定性和后收缩性能。

在PA6制品中，与玻璃纤维按15-25比掺混，成型收缩率1.16%降低至0.34%;

在PA66汽车用工程塑料中加30%活性针状硅灰石母粒增***果良好，符合改性工程塑料制品要求。一.产品介绍：

补强增韧功能性硅灰石母粒是我公司利用本公司生产的大长径比（16~20：1）硅灰石粉，用两种不同具有反应活性的表面处理剂，采用双包膜技术，在硅灰石粉表面形成一层具有双亲和力的界面层，再在多种功能性助剂的作用下，与载体树脂混合，经过特殊组合的双螺杆挤出机造粒而成。该母粒由于特殊的加工工艺和设备，使硅灰石粉长径比不被***，具有如同玻纤相似的补强增韧功能。根据硅灰石粉长径比大小（沉降体积）和载体树脂不同，母粒分多重牌号，不同牌号产品可适用不同塑料制品。

二.产品特点：

1.与基体树脂具有良好的相容性与分散性；

2.加工性能好，具有良好流动性，可降低制品收缩率；

3.与普通填充母粒相比，具有显著的补强增韧作用；

4.产品***、无害，符合欧洲ROHS指令卫生标准。

三.产品性能指标及适用范围：

注：用户可根据制品性能要求自行确定填充量，在同样力学性能条件下，比CaCO3母粒可增加5~10%。

在我们日常生活和高科技世界，塑胶合成物已经被广泛使用，并得到快速发展。硅灰石以它独特的针状、丰富纤维，作为功能性填料增加了复合材料的強度。用化学方法改良的硅灰石所起的作用在下列范围內得到了验证, 如:热固塑胶、热塑性塑胶以及弹性塑胶 。硅灰石在这些方面使用的优点是其他任何材料在作为填料和加固剂方面都无法比拟的。上海天函硅灰的高长径比硅灰石针状粉产品作为高分子改良剂广泛用作提供高冲击强度、增强流动性以及加强刚度强度和结构稳定性，另外，表面处理过的产品已被广泛用作加固物，用于改善抗拉强度、冲击强度、线性拉伸及模收缩率，以及提供均匀的蚀刻和表面粘附力从而创造光滑的表面。

在塑料、尼龙行业，能增强相应的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等指标，并且可降低生产成本。硅灰石的折射率（1.616~1.631）是体质颜料中较高的，它提供了不透明性和对低白度光泽的优异的控制能力，它呈现一定程度的遮盖能力，改善在湿的情况下的耐磨性，有高的平光效应，体现比较好的“修饰”特性。
 
硅灰石针状粉系列产品名录 

硅灰石改性及填充工程塑料ABS的研究

    摘要对硅灰石粉的表面改性效果及填充ABS塑料力学性能的研究表明，不同的改性剂改性剂用量、改性时间等工艺条件对硅灰石的改性效果有重要影响。经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，增强了复合材料的刚性和熔体流动性，其他力学性能虽有小幅下降，但不影响其在工程上的使用；同时降低了ABS塑料使用的成本，在填充量为20%时，可降低成本15%。

    关键词硅灰石改性填充ABS

    硅灰石属于链状偏硅酸盐，化学分子式为CaSiO3，粉碎后，颗粒呈纤维状或针状。硅灰石***，具有低吸油性、低吸水性、热稳定性和化学稳定性，白度高，并有独特的粉体纤维，应用广泛。而改性硅灰石粉体，因其表面性能得到改善，提高了其疏水亲油的能力，应用于塑料、橡胶基体材料中，能更均匀地分散，并与基体材料有很强的亲和性能，可改善塑料、橡胶制品的力学性能和抗老化性能。工程塑料是指可作为结构性材料使用的塑料，可在较宽的温度范围和较长的时间内保持优异性能，并能承受较高机械应力和在较为苛刻的化学物理环境中长期使用[1]。但与通用塑料相比，工程塑料因价格昂贵，使用受到限制。本试验对硅灰石进行表面改性，分析了改性条件对改性效果的影响，并对改性硅灰石填充ABS的性能进行了研究。

    1试验

    1.1主要原料、设备及仪器

    树脂基材为ABS(***、丁二烯、***共聚物)，中国石油吉林石化***；硅灰石微粉，原矿来自青海都兰县海寺，硅灰石矿物含量为＞90%，CaO41.74%；SiO251.25%，d90为13.81μm，长径比为11，白度80；***偶联剂，γ-氨丙基三乙氧基***(WD-50)、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基***基***(WD-60)、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基***氧基***(WD-70)，武汉大学有机硅新材料股份有限公司。改性助剂氨水(分析纯)，市售；塑料助剂，有增塑剂(DEP)、***剂(1010)、分散剂(石蜡)、润滑剂(硬脂酸钙)等。

    实验室用高速捏合机，GH-10DY型，北京英特塑料机械总厂；双螺杆配混挤出机，SJSH-30型，南京橡塑机械厂；冷切粒机，LQ-100，南京橡塑机械厂；***成型机，CJ50E-2型，震德塑机厂；静滴接触角测量仪，JC2000A，上海中晨数字技术设备有限公司；扫描电镜，日本JEOL公司；电子拉力试验机，RGD-5，深圳市瑞格尔仪器有限公司；巴氏硬度计，HBa-1型，无锡市计量科学研究所；熔体流动速率仪，ZRZ-40型，深圳新三思材料检测有限公司。

    1.2硅灰石微粉表面改性由于硅灰石微粉具有亲水疏油性，与ABS的兼容性差，为提高它与ABS的兼容性，须对它进行表面改性，从而改善它在聚合物体系中的分散性。硅灰石微粉采用GH-10DY型高速捏合机进行表面改性，搅拌速度1250r/min，改性助剂氨水用量为1%，氨水用蒸馏水以2∶1的比例稀释，改性工艺流程见图1[2,5]。

    1.3改性效果测试

    1.3.1润湿接触角：取改性硅灰石微粉压片，用静滴接触角测量仪测量其润湿接触角，测试溶液为水。

图1

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    1.3.2活化指数：取一定量的改性硅灰石微粉加到烧杯中，加入蒸馏水，经剧烈搅拌，静止分层后，分别取出上浮物M1和下沉物M2，干燥后，称其质量，活化率为M1/(M1+M2)。

    1.4ABS/硅灰石复合材料制备一次的试样总量为600g；塑料助剂用量：DEP2%、10100.5%、石蜡0.5%、硬脂酸钙0.2%。挤出造粒工艺参数：挤出温度170~185℃，螺杆转速140~160r/min。***成型工艺参数：温度190~220℃，***时间6s，保压时间14s。ABS/硅灰石复合材料制备工艺流程[3,5]：(改性硅灰石微粉，ABS和助剂)→混料→挤出复合→造粒→***成型→后处理→性能测试。

    1.5复合材料性能测试方法拉伸性能，GB/T1040-1992；弯曲性能，GB9341-88；冲击性能，GB/T1843-80(89)；巴氏硬度，GB/T9342-1988；熔体流动速率，GB3682-83。

 2试验结果与讨论

    2.1不同改性工艺条件对改性效果的影响

    2.1.1不同改性剂的影响：以相同的改性剂用量1%和相同的改性条件(改性温度120℃、改性时间20min)，分别采用WD-50、WD-60、WD-70作为改性剂，对硅灰石微粉进行改性，结果见表1。从表1可看出，WD-70的改性效果比其他两种的好。

表1

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    2.1.2不同改性剂用量的影响：以WD-70作为改性剂，改性温度120℃、时间20min，对不同改性剂用量进行对比试验，结果见图2。从图2可看出，随改性剂用量增加，润湿接触角和活化指数都在不断增大，当改性剂用量大于1%时，增加趋势变缓。综合经济因素考虑，改性剂用量应控制在1%左右。

图2

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   2.1.3改性时间的影响：以WD-70作为改性剂，改性剂用量1%，改性温度为120℃，对不同改性时间进行对比试验，结果见图3。从图3可看出，随改性时间的延长，润湿接触角和活化指数都在不断增大，当改性时间长于20min时，增加趋势变缓，随着时间的延长，改性效果增加不明显。因此，较适宜的改性时间应为20min。

图3

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    2.2硅灰石填充量对复合材料性能的影响从图4a可看出，复合材料的拉伸强度随硅灰石填充量的增加，先增大后减小，在硅灰石填充量为20%时，达到峰值。说明20%是硅灰石填充ABS拉伸强度的临界量，超过此填充量，硅灰石粉体在ABS树脂连续相中的分散性变差，硅灰石与树脂基体界面粘结变差，易产生界面脱粘。但填充量20%的复合材料的拉伸强度仍低于纯ABS，不过下降幅度较小，仅下降了13.2%，且显著高于ABS树脂国标GB12672-90的***低要求(27MPa)。从图4a还可看出，复合材料的弯曲强度随硅灰石填充量的增加而减少，但其***小值也高于上述国标的***低要求(47MPa)。

    从图4b可看出，复合材料的缺口冲击强度随硅灰石填充量的增加而下降，而其硬度则随硅

图4

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    灰石的填充量增加而增大，***高能达到纯ABS的2.7倍。这说明硅灰石的加入，使复合材料的韧性变差，而刚性得到增强。

    从图4c可看出，复合材料的熔体流动速率随硅灰石填充量的增加而增大，***高能达到纯ABS的1.75倍，这说明硅灰石的加入，使复合材料的流动性得到改善。

    2.2复合材料拉伸断面的微观结构分析从图5可看出，随硅灰石填充量的增加，硅灰石粒子在ABS基体中的分散性变差，易聚集成团，使复合材料在微观上出现不均匀性。同时在拉伸断面上还能看到，硅灰石粒子被不同程度拔出的现象。从图5c可明显看到，有大颗粒的硅灰石粒子被拔出的痕迹。这说明硅灰石粒子与ABS基体的粘结不佳，在受外力作用时，易于脱粘，导致复合材料力学性能有所下降。相比较而言，图5b的两相界面较模糊，硅灰石粒子被拔出的也较少。说明硅灰石粒子与ABS基体结合较好，力学性能也相对较好，这与前2.2节分析的结果相吻合。

    硅灰石填充量：a-10%；b-20%；c-40%

图5

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    3结论

    1.对硅灰石改性工艺条件的研究表明，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-环氧丙氧基)丙基***基***(WD-60)的改性效果要好。在温度120℃、WD-70用量1%、时间20min条件下，硅灰石的改性效果较好。

    2.硅灰石填充ABS的力学性能研究结果表明，改性硅灰石的加入，使复合材料的刚性和熔体流动性得到增强，其他力学性能虽有所下降，但不影响其在工程上的使用，且能降低成本。从试验结看，硅灰石较适宜的填充量为20%，此填充量的复合材料的成本比纯ABS降低了15%。同时，硅灰石作为工程塑料的填料，与其他填料相比具有自己的优势：与轻钙、滑石粉相比，硅灰石填充体系黏度低，可进行高填充，有利于节约树脂、降低成本；与碳酸钙相比，硅灰石填充体系耐化学腐蚀性好，对增塑剂吸收量小，制品表面光洁度好；与玻璃纤维相比，则具有较大的价格优势；***钙、滑石粉和白炭黑等，一般都含结晶水，受热时有脱水问题，而硅灰石则具有较好的热稳定性。因此，硅灰石是一种较好的工程塑料填料。