Карбонат кальция является наиболее часто используемым неорганическим порошковый наполнительs. Он недорогой, широко распространен, нетоксичен и не имеет запаха. Он имеет степень белизны до 96%, легко окрашивается и обладает превосходной химической стабильностью. Он легко сохнет и широко используется во многих пластмассах.
Карбонат кальция
Существует три вида порошковых наполнителей из карбоната кальция: тяжелый карбонат кальция, легкий карбонат кальция и активированный карбонат кальция.
Тяжелый карбонат кальция (Тяжелый CaCO₃)
Получается путем механического дробления, просеивания, классификации и поверхностной обработки известняка и т.д. Он подразделяется на сухой тяжёлый карбонат кальция (обычно известный как порошок двойной флюсовки) и влажный тяжёлый карбонат кальция. Форма частиц нерегулярная, средний размер частиц составляет 1–10 мкм, при этом 50% частиц имеют размер менее 3 мкм. Плотность карбоната составляет 2,7–2,9 г/см³, и он практически нерастворим в воде. Последние достижения в области шлифовка Технологии (например, воздухоструйные мельницы) позволяют производить ультратонкий тяжёлый карбонат кальция размером до 0,1 мкм. Тяжёлый карбонат кальция обычно используется в ПВХ для снижения стоимости, повышения размерной стабильности, а в сочетании с глиной — для повышения эластичности и устойчивости к термическим деформациям.
Легкий карбонат кальция (легкий CaCO₃)
Получаемый химическими методами, также известный как осажденный карбонат кальция. Форма его частиц веретенообразная, игольчатая или столбчатая, размер частиц варьируется от 1 до 10 мкм, при этом 80% частиц имеют размер менее 3 мкм. Плотность составляет 2,65 г/см³. Лёгкий карбонат кальция в основном используется в полиолефинах и обладает свойствами, аналогичными тяжёлому карбонату кальция, но с более выраженными характеристиками улучшения свойств и повышенной кислотостойкостью.
Активированный карбонат кальция
Также известен как модифицированный карбонат кальция или коллоидный карбонат кальция. Его обрабатывают поверхностными модификаторами (например, стеариновой кислотой, около 3% по массе) для активации лёгкого или тяжёлого карбоната кальция. Он представляет собой белый, мелкий, мягкий порошок плотностью 1,99–2,01 г/см³. Пластики, наполненные активированным карбонатом кальция, обладают высокой прочностью, гладкой поверхностью и отличными смазывающими свойствами, что облегчает их обработку.
Карбонат кальция классифицируется по размеру частиц следующим образом:
- 1–5 мкм: Микрочастицы карбоната кальция
- 0,1–1 мкм: мелкий карбонат кальция
- 0,02–0,1 мкм: ультратонкий карбонат кальция
- Менее 0,02 мкм: сверхтонкий карбонат кальция
Для получения ультрадисперсного карбоната кальция используется метод непрерывной распылительной карбонизации и распылительной сушки (процесс двойного распыления). Этот процесс уменьшает образование видимых агломератов и обеспечивает равномерную активацию поверхности. При размере частиц 0,005–0,02 мкм его армирующий эффект сопоставим с таковым у диоксида кремния.
Тальковый порошок
Тальк (3MgO·4SiO₂·H₂O) в основном состоит из гидратированного силиката магния. Это типичный чешуйчатый наполнитель, химически инертный и скользкий на ощупь. Обладая плотностью 2,7–2,8 г/см³, тальковый порошок является вторым по распространенности наполнителем после карбоната кальция. В качестве наполнителя для пластмасс он повышает твердость, огнестойкость, кислото- и щелочестойкость, электроизоляцию, размерную стабильность и сопротивление ползучести. Он также обладает смазывающими свойствами, снижая износ оборудования и пресс-форм.
Тальк – это пластинчатый наполнитель, поэтому при использовании в пластмассах он значительно повышает жёсткость и снижает анизотропию. Он идеально подходит для производства крупногабаритных и плоских изделий. Тальк в основном используется в полипропилене (ПП) в качестве зародышеобразователя кристаллизации, увеличивая размер кристаллов и повышая жёсткость. Он также используется в ПВХ, ПЭ, ПА и ПК смолах. Обычно добавляют 10–40% TP3T. Условия переработки и оборудование аналогичны используемым для пластмасс, наполненных карбонатом кальция, включая экструзию, литьё под давлением, литьё под давлением и каландрирование.
Волластонит
Волластонит – третий по величине наполнитель после карбоната кальция и талька. Он производится из природных силикатных минералов, таких как силикат кальция (CaSiO₃). Природная форма белил имеет игольчатую, стержневидную и зернистую смешанную структуру, преимущественно игольчатую. Это белый кристаллический минерал, негигроскопичный, нетоксичный, с низким коэффициентом теплового расширения и превосходной химической стойкостью. Белил имеет показатель преломления 1,62, что близко к показателю ПВХ, что делает его идеальным для производства прозрачных изделий из ПВХ. Его игольчатая структура армирует пластик и может частично заменить дорогостоящее стекловолокно.
Волластонит используется в ПВХ, ПП, ПЭ, ПА, полиэфирных смолах, эпоксидных смолах и фенольных смолах. Типичное количество используемого материала составляет менее 40%. обработка поверхности с силановыми связующими агентами является обычным явлением.
Каолин
Каолин (Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O) — разновидность глинистого минерала. Он мягкий и скользкий, имеет плотность 2,2–2,6 г/см³ и pH 5–6. Каолин обладает превосходными электроизоляционными свойствами и используется в таких областях, как производство ПВХ-изоляции, кабелей из полиэтилена и полипропилена, а также композитных пленок. Добавление каолина марки 10% в ПВХ улучшает электроизоляцию в 5–10 раз.
Каолин также используется в полиэфирных и эпоксидных смолах для регулирования вязкости, повышения износостойкости и улучшения технологических свойств. Он также может выступать в качестве зародышеобразователя для полипропилена и обладает определенными огнезащитными свойствами. Количество добавляемого каолина обычно варьируется от 5% до 60%, с размером частиц более 100 меш.
Слюда
Слюда – сложный минерал, состоящий из алюминия, калия, лития, магния, железа и других элементов. Слюдяной порошок получают путём измельчения чешуек природной слюды в порошок с размером частиц обычно 8–10 мкм и соотношением длины к ширине около 30. Слюда имеет типичную пластинчатую структуру со стеклянным блеском и содержит от 1,01 до 4,21 ТР3Т влаги. Она нетоксична и может использоваться в изделиях, контактирующих с пищевыми продуктами.
Слюдяной порошок может использоваться для наполнения полиэтилена, полипропилена, ПВХ, полиамида, АБС и полиэфирных пластиков, а также термореактивных пластиков, таких как эпоксидная смола и полиакрилонитрил (ПФ). Типичное количество добавляемого порошка составляет 10%–40%, размер частиц варьируется от 100 до 325 меш. Слюда значительно повышает модуль упругости при растяжении и изгибе пластиков, обеспечивая отличную электроизоляцию, термостойкость, размерную стабильность, влагостойкость и коррозионную стойкость. Недостатком является его высокая стоимость.
Диатомовая земля
Диатомит — это окаменевший осадок, образованный одноклеточными водорослями. Он состоит в основном из SiO₂, пористый, лёгкий и легко измельчается в порошок. Диатомит — это высококачественный лёгкий наполнитель, используемый в ПВХ, полиолефинах и термореактивных пластиках, а также в строительных композитах для звуко- и теплоизоляции, а также в антипригарных материалах. Однако он обладает высокой степенью масло- и смолопоглощения.
Технический углерод
Технический углерод производится путём неполного сгорания углеводородов в контролируемых условиях. Он бывает самых разных видов, включая печальную сажу, канальную сажу и термическую сажу. Технический углерод защищает полимеры от деградации под воздействием света и теплового окисления. Его тонкость влияет на эксплуатационные характеристики продукта: более мелкие частицы обеспечивают лучшую черноту, защиту от УФ-излучения, устойчивость к старению и меньшее поверхностное сопротивление, но их сложнее диспергировать.
В качестве наполнителей часто используют более крупные частицы печного технического углерода (25–75 мкм).
Кремний (SiO₂)
Кремнезём (SiO₂) — это вид горных пород, преимущественно кварцевых и силикатных. Природный порошок SiO₂ используется в термореактивных смолах, таких как ненасыщенные полиэфирные и эпоксидные, а также в производстве искусственного агата и мрамора. Синтетический кремнезём, обычно называемый белой сажей, является армирующим наполнителем, уступающим по эффективности только саже. Он имеет матовую поверхность и улучшает электроизоляцию и твёрдость пластиков, но обладает низкой текучестью и высокой вязкостью.
Эпический порошок
Добавление порошкообразных наполнителей в пластмассы — это экономичный способ повышения производительности в различных отраслях промышленности. Компания Epic Powder специализируется на предоставлении высококачественных решений для измельчения и обработки, гарантирующих точное соответствие таких наполнителей, как карбонат кальция, тальк и диоксид кремния, требованиям современных приложений. Используя передовые технологии измельчения, Epic Powder помогает оптимизировать размер частиц, улучшая консистенцию и функциональность этих материалов в пластмассах, что в конечном итоге обеспечивает как экономию средств, так и превосходные эксплуатационные характеристики продукции.