การใช้สารตัวเติมแร่ที่ไม่ใช่โลหะในอุตสาหกรรมพลาสติก

สารตัวเติมแร่ที่ไม่ใช่โลหะโดยทั่วไปหมายถึงวัสดุแร่ที่ไม่ใช่โลหะที่มีอยู่ในธรรมชาติและถูกขุดโดยวิธีเทียม แปรรูปและนำมาใช้เพื่อเพิ่มความแข็งแรงและคุณสมบัติต่างๆ หรือเพื่อลดต้นทุน และเติมลงในพลาสติก

สารตัวเติมแร่ที่ไม่ใช่โลหะแบ่งออกเป็น: ออกไซด์, ไฮดรอกไซด์, คาร์บอเนต, (ซัลไฟต์), ซิลิเกต, คาร์บอน ฯลฯ ออกไซด์ส่วนใหญ่ประกอบด้วย: ซิลิกอนไดออกไซด์, ดินเบา, อลูมิเนียมออกไซด์, ไทเทเนียมไดออกไซด์, เหล็กออกไซด์, ซิงค์ออกไซด์, แมกนีเซียมออกไซด์, ผงภูเขาไฟ ฯลฯ ไฮดรอกไซด์ส่วนใหญ่ประกอบด้วย: อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ แมกนีเซียมคาร์บอเนตพื้นฐานและอื่น ๆ คาร์บอเนตส่วนใหญ่ประกอบด้วยแคลเซียมคาร์บอเนต แมกนีเซียมคาร์บอเนต โดโลไมต์ โซเดียมอะลูมิเนียมคาร์บอเนตพื้นฐานและอื่น ๆ (Sulfite) ส่วนใหญ่ประกอบด้วยแบเรียมซัลเฟต, แอมโมเนียมซัลเฟต, แคลเซียมซัลเฟต, แคลเซียมซัลไฟต์เป็นต้น ซิลิเกตส่วนใหญ่ประกอบด้วยแป้งโรยตัว ดินเหนียว ไมกา แร่ใยหิน แคลเซียมซิลิเกต มอนต์มอริลโลไนต์ เบนโทไนท์ ลูกปัดแก้ว ใยแก้ว ฯลฯ คาร์บอนส่วนใหญ่ประกอบด้วยคาร์บอนแบล็ค กราไฟต์ ทรงกลมกลวงคาร์บอน เส้นใยคาร์บอน เป็นต้น นอกจากนี้ แร่ที่ไม่ใช่โลหะ สารตัวเติม ได้แก่ ซิงค์บอเรต แคลเซียมบอเรต โซเดียมบอเรต แบเรียมเมตาบอเรต และโพแทสเซียมไททาเนต

เทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนหลักของสารตัวเติมแร่ที่ไม่ใช่โลหะ ได้แก่ การดัดแปลงทางเคมีพื้นผิว, การเคลือบทางกายภาพของพื้นผิว, การรักษาพื้นผิวพลาสม่า, การบำบัดด้วยตัวทำละลายเฟส, การดัดแปลงทางเคมีทางกล, การปรับเปลี่ยนการปลูกถ่ายพื้นผิว, การปรับเปลี่ยนปฏิกิริยาการตกตะกอน, เทคโนโลยีโพลีเมอไรเซชันในแหล่งกำเนิด

คุณสมบัติทางกายภาพและผลกระทบ

พื้นที่ผิวจำเพาะ: ยิ่งพื้นที่ผิวจำเพาะมีขนาดใหญ่เท่าใด ความสัมพันธ์ระหว่างสารตัวเติมกับเรซินก็จะยิ่งดีขึ้น แต่การกระตุ้นพื้นผิวของตัวเติมก็จะยิ่งยากขึ้นและต้นทุนก็จะสูงขึ้น

ความแข็ง: ความแข็งสูงสามารถปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอของผลิตภัณฑ์ แต่จะสึกหรออุปกรณ์การประมวลผล

สี: การผลิตพลาสติกส่วนใหญ่ต้องการ Baidu สูงที่สุด

ทัศนศาสตร์: ผลิตภัณฑ์บางชนิดสามารถใช้การดูดกลืนแสงเพื่อเพิ่มอุณหภูมิได้ เช่น โรงเรือนพลาสติกเพื่อการเกษตร

ไฟฟ้า: การควบแน่นหรือการบดขยี้บนพื้นผิวของอนุภาคทำให้เกิดพันธะวาเลนซ์แตกหักและมีประจุ ทำให้เกิดการกระจายอนุภาคที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งควรหลีกเลี่ยงในการผลิตจริง

คุณสมบัติและผลกระทบทางเคมี

องค์ประกอบทางเคมี: ส่งผลต่อความต้านทานการกัดกร่อน โครงสร้างเรซิน และคุณสมบัติเชิงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ สารตัวเติมประเภทต่างๆ มีผลกับผลิตภัณฑ์ต่างกัน และเลือกสารตัวเติมที่แตกต่างกันตามลักษณะของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ

ผลกระทบทางเทอร์โมเคมี: โพลีเมอร์โมเลกุลสูงง่ายต่อการเผาไหม้ แต่สารเติมแร่อนินทรีย์ส่วนใหญ่จะถูกเติมลงในพอลิเมอร์เมทริกซ์เพื่อลดคุณภาพของสารที่ติดไฟได้และชะลอการเผาไหม้ขั้นพื้นฐานเนื่องจากความไม่สอดคล้องกัน

ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพสำหรับสารตัวเติม: มีความคงตัวทางเคมีสูง ทนความร้อนได้ดี กระจายตัวได้ดีและผสมในเม็ดพลาสติก ดูดซับเม็ดพลาสติกได้เล็กน้อย มีความบริสุทธิ์สูง ไม่ละลายในตัวทำละลาย ทนต่อกรดและด่างได้ดี และไม่มีการดูดซึมความชื้น

บทบาทของสารเติมเต็มในพลาสติก

• แคลเซียมคาร์บอเนต

ปัจจุบันแคลเซียมคาร์บอเนตเป็นสารตัวเติมแบบผงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในอุตสาหกรรมพลาสติก เนื่องจากราคาที่ต่ำ สีขาว และประสิทธิภาพการประมวลผลที่ดี แคลเซียมคาร์บอเนตจำนวนมากจึงสามารถตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพของพลาสติกที่เติมได้ และปริมาณของแคลเซียมคาร์บอเนตจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก

• แป้งฝุ่น

แป้งทัลคัมในพลาสติกสามารถปรับปรุงความแข็งแกร่งและความต้านทานความร้อนของพลาสติก และสามารถเพิ่มการส่องผ่านของแสงของอัตราการกระเจิงของฟิล์มในพลาสติก และมีผลในการปิดกั้นรังสีอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่น7-25μm มีการใช้ในภาพยนตร์เชิงฟังก์ชันเพื่อปรับปรุงเวลากลางคืนของเรือนกระจก เก็บรักษาความร้อนและส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช

• ดินขาว

ดินขาวในวัสดุสายเคเบิลพีวีซีสามารถปรับปรุงฉนวนไฟฟ้าของปลอกสายเคเบิลได้อย่างมาก ในฟิล์มพลาสติก ดินขาวมีผลบล็อกอินฟราเรดได้ดีกว่าแป้งโรยตัว และใช้สำหรับดัดแปลงฟิล์มเกษตร มันยังใช้สำหรับโพรพิลีนเพื่อทำแกนตัวแทนเพื่อเพิ่มความแข็งแรงทางกล

• วอลลาสโทไนท์

Wollastonite สามารถใช้เป็นพลาสติกเสริมแรง สามารถปรับปรุงความต้านทานการขัดถูและความเสถียรของมิติของผลิตภัณฑ์พลาสติก และสามารถปรับปรุงผลการหน่วงไฟของสารหน่วงไฟอินทรีย์

• ไมกา

โครงสร้างเกล็ดที่เป็นเอกลักษณ์ของไมกาทำให้เป็นสารตัวเติมเสริมแรงทั่วไปในพลาสติก ซึ่งส่วนใหญ่ใช้เพื่อปรับปรุงความแข็งแกร่ง ความต้านทานความร้อน และความเสถียรของมิติของผลิตภัณฑ์พลาสติก เมื่อใช้ไมกาในฟิล์มพลาสติก การส่องผ่านของแสงจะดีขึ้นอย่างมาก ซึ่งดีกว่าสารตัวเติมอนินทรีย์อื่นๆ

• อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์และแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์

อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์และแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์มีหน้าที่สามประการคือการบรรจุ สารหน่วงไฟ และการปราบปรามควันในพลาสติก พวกเขายังเป็นสารเติมแต่งหลักสำหรับสายพานลำเลียงพีวีซีที่ใช้ในเหมืองถ่านหิน และมักจะเต็มไปด้วยอีพอกซีเรซินและผลิตภัณฑ์โพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว เพิ่มตัวแทน จำนวนสามารถเข้าถึงมากกว่า 40%

อิทธิพลของสารตัวเติมต่างๆ ที่มีต่อคุณสมบัติของพลาสติก

(++ หมายถึง ประสิทธิภาพสูง, + ประสิทธิภาพปานกลาง, 0 ไม่ถูกต้อง, -ผลย้อนกลับ)

(++ หมายถึง ประสิทธิภาพสูง, + ประสิทธิภาพปานกลาง, 0 ไม่ถูกต้อง, -ผลย้อนกลับ)

พลาสติกที่เติมแร่ธาตุที่ไม่ใช่โลหะ

บทบาทของสารเติมเต็มในพลาสติก

การลดต้นทุน: เติมสารตัวเติมราคาถูกลงในพลาสติกเป็นสารตัวเติมเพื่อลดต้นทุน ตัวอย่างที่เป็นตัวแทนรวมถึงการเติมแคลเซียมคาร์บอเนตจำนวนมากลงในพอลิไวนิลคลอไรด์และพอลิโพรพิลีน

ปรับปรุงคุณสมบัติทางกล: เมื่อเทียบกับเรซินโพลีเมอร์ แร่ธาตุที่ไม่ใช่โลหะมีความแข็งและโมดูลัสสูงกว่า และพื้นผิวที่ใช้งานของมันสามารถรวมกับโซ่โพลีเมอร์ได้ ดังนั้นการเติมแร่ธาตุที่ไม่ใช่โลหะอย่างเหมาะสมสามารถปรับปรุงความแข็งของพลาสติก โมดูลัส ความแข็งแรง และอื่นๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ประสิทธิภาพของเครื่องจักร

ประสิทธิภาพการหน่วงไฟที่เพิ่มขึ้น: แร่ธาตุที่ไม่ใช่โลหะมีข้อดีของความเสถียรทางความร้อนที่ดี ความเป็นพิษต่ำหรือไม่เป็นพิษ ไม่มีก๊าซกัดกร่อน ไม่เล่นระหว่างการจัดเก็บ ตกตะกอนยาก ผลหน่วงไฟยาวนาน ฯลฯ. มีวัตถุดิบมากมายและราคาต่ำ ยังคงเป็นวิธีที่ง่ายและมีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาสารหน่วงไฟ ควันต่ำ และความเป็นพิษต่ำของพลาสติกวิศวกรรมที่ติดไฟได้จำนวนมาก

ความเสถียรที่เพิ่มขึ้น: มีการใช้พลาสติกในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย สารตัวเติมแร่ที่ไม่ใช่โลหะสามารถเพิ่มความเสถียรของพลาสติก เช่น ความเสถียรทางความร้อน ความเสถียรทางไฟฟ้า ความต้านทานตัวทำละลาย และความต้านทานแสงและความร้อน

ฟังก์ชัน: หลังจากเติมสารเติมเต็มส่วนใหญ่แล้ว ผลิตภัณฑ์พลาสติกก็มีฟังก์ชันพิเศษที่ไม่เคยมีมาก่อน เนื่องจากองค์ประกอบทางเคมีของสารตัวเติมมีบทบาทสำคัญ ตัวอย่างเช่น การเพิ่มกราไฟท์สามารถเพิ่มการนำไฟฟ้าและความต้านทานการสึกหรอของพลาสติกได้

การใช้แร่ฟิลเลอร์ในผลิตภัณฑ์พลาสติก

แรงจูงใจหลักในการใช้สารเติมแร่คือการลดต้นทุนวัตถุดิบสำหรับผลิตภัณฑ์พลาสติก ดังนั้นราคาจึงเป็นปัจจัยหลักที่มีอิทธิพล สารตัวเติมขนาดอนุภาคหยาบมักจะมีราคาถูกกว่าสารตัวเติมขนาดอนุภาคละเอียด ผลิตภัณฑ์พลาสติกบางชนิดไม่เหมาะสำหรับการใช้สารตัวเติมแร่ บางชนิดไม่เหมาะกับการใช้งาน เช่น ผลิตภัณฑ์โปร่งแสง บางส่วนเกิดจากปัญหาที่เกิดจากการใช้สารตัวเติมแร่ เช่น น้ำหนักขึ้นและลงสีไม่ดี

ยิ่งขนาดอนุภาคของสารตัวเติมแร่ที่ไม่ใช่โลหะมีขนาดเล็กลงเท่าใด คุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของพลาสติกที่เติมก็จะยิ่งดีขึ้นเมื่อใช้อย่างเหมาะสม อย่างไรก็ตาม ภายในขอบเขตที่อนุญาตโดยระดับทางเทคนิคและสภาวะอุปกรณ์ในปัจจุบัน ขนาดอนุภาคมีขนาดเล็กเกินไป แต่ใช้งานไม่ง่าย ไม่เพียงแต่ราคาจะสูงเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อความลื่นไหลของกระบวนการขึ้นรูปและคุณสมบัติทางกลของ วัสดุบรรจุ

มีการให้ความสนใจมากขึ้นกับการทำงานของสารตัวเติมแร่ที่ไม่ใช่โลหะ ดังนั้น ในการพัฒนาสารตัวเติมแร่ชนิดใหม่ เราต้องพิจารณาก่อนว่าคุณสมบัติใหม่ใดบ้างที่สามารถนำมาใช้กับวัสดุที่เป็นพลาสติกได้

ที่มาของบทความ: China Powder Network