红辉沸石作为聚丙烯添加剂的初步研究

2002年第2期中国非金属矿工业导刊总第26期[矿产加工利用]红辉沸石作为聚丙烯添加剂的初步研究陈南春，余石金(桂林工学院材料与化学工程系,广西桂林541004)[摘要|在了 解红辉沸石的物理化学特征的基础上，分别采用不同粒径、不同含水率及不同填充量的红辉沸石填充聚丙烯(PP)塑料制品，系统地测试或比较它们的拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、成型收缩率、并与相同工艺条件下的纯聚丙烯制品进行对比。结果表明红辉沸石填充聚丙烯(PP)塑料,增强了拉伸强度、略微降低了冲击强度和弯曲强度、减少成型收缩率。[关键词|红辉沸石;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[中图分类号I P578.974; T Q320.461[文献标识码| A[文章编号| 1007- 9386(2002)02- 0013- 031前言数:冲击速度3.5m/s,能量2.75]); LJ 系列机械式红辉沸石是辉沸石族中的一个矿物种，属斜方拉力试验机(拉伸速度为50mm/ min);塑料挤出机晶系。晶格参数为: a=1.36nm,b=1.81nm,(温度为250C); SQ- 0型塑料造粒机;立式催膜c= 1.78nm,v= 4.394nm。其化学成分分析结果(%):机; SI- 160/ 180塑料注射成型机(温度设定为200.SiO258.76，AI2O314.13， Ca08.80， K200.11， C); 游标卡尺。Na200.18, Fe2O30.44, H2016.87, H201.25.计算(2) 试验用原料的化学式为( K 0.017N ao.o42C a1.73) 1.189[A 1.99S5 i7.osO18]聚丙烯.广西车田的红辉沸石(粉碎至所用粒度6.75H2O。其结构是含水的架状铝硅酸盐，呈蜂窝备用)。状,内部有许多开放性的空洞和通道，具有很大的比2.2实验过程表面积川。在配料实验过程中让聚合物分子进入到分别称取不同粒径、不同含水率及不同填充量空洞或通道中,形成所谓的“分子钩”，填料与填料的红辉沸石，与聚丙烯混合,搅拌,经塑料挤出机和分子之间靠这种结合力作用，从而使塑料强度得到塑料造粒机造粒，烘干，再经塑料注射成型机得到一-定的增强。研究不同粒径、不同含水率.不同填充组试件(一块金属哑铃形拉伸试件、两个具有A型缺量的红辉沸石对聚丙烯性能的影响，为红辉沸石作口的简支梁试件以及一个矩形梁),试件根据国家标为塑料添加剂的进一步 研究作准备。关于红辉沸石准进行测试性能12]填充塑料的研究至今尚无报道。3结果 与讨论2实验部分3.1 粒径对聚丙烯拉伸强度的影响(见图1)2.1实验用仪器及原料由图1可看出、填充量为10%时.随着红辉沸(1)实验用仪器|收稿日期|中国煤化工XJU- 2.75悬臂梁式小型冲击试验机(技术参|作者简介||YHCNMH G13.陈南春等:红辉沸石作为聚丙烯添加剂的初步研究4「14032「130 t开28 L20 L1002004001 250 纯聚丙烯03040粒径(目数)填充量(%图1 粒径对聚丙烯拉抻强度的影响图4填充量对聚内烯冲 击强度的影响石粒径的减小，经红辉沸石填充的聚丙烯试件的拉下降,且随着红辉沸石填充量的增大而下降.即从冲伸性能曲线总体上呈上升趋势,同时也显示了1250击强度的角度来看,红辉沸石的填充量较大时,材料目(10 u m)左右的红辉沸石填充塑料与纯聚丙烯相的冲击强度会相应降低。比，红辉沸石填充塑料明显起到增强作用。3.5填充量对聚丙烯弯曲强度和成型收缩率的影响3.2粒径对聚丙烯冲击强度的影响(见图2)从实验已测试件的过程可知:随着红辉沸石填充160量的增大,材料的弯曲强度呈下降趋势,成型收缩率减小，表现在试件表面平整,而不是纯塑料表面的凹ξ 150凸不平。用1403.6含水率对 聚丙烯性能的影响兵红辉沸石含水率对聚丙烯影响的一般规律是:13900001250纯聚丙烯高的含水率会造成试件中有高的洞隙率，从而影响材料的拉伸强度.冲击强度.弯曲强度,使性能急剧图2粒径对聚丙烯冲击强度的影响下降，甚至有更严重的影响，如:用量为10%，粒径由图2可知，填充量为10%时，随着红辉沸石为1250目左右的红辉沸石，若含水率大于13%,无粒径的减小，经红辉沸石填充的聚丙烯试件的抗冲法成型，达不到填充改性的作用。击性能逐渐减小，但比纯聚丙烯试件高。很明显可看4经济评价出，红辉沸石填充塑料有-定的增强作用。塑料工业经过三个阶段的发展3,对塑料填充3.3填充量对聚丙烯拉伸强度的影响(见图3)改性已有一定的认识，并取得相当的成绩。塑料填料已开发了许多种，但考虑到价格与性能比的因素和使用技术的局限性,常用的填料仅有重质碳酸钙.轻质碳酸钙、滑石粉、云母.高岭土.硅灰石粉.白炭的305黑、氢氧化铝及玻璃纤维等几个品种4。填充过程营中一般显示两种功能其-是增加容量.降低成本,29此时又称增量剂;其二是显示-些改性作用，以改善填充量(%)塑料的加工性能和物理性能,此时又称增强剂5。大图3填充量对聚丙烯拉伸强 度的影响多数填料呈惰性,以第-类功能为主,如重质碳酸由图3可知，随着红辉沸石填充量(横轴上的0钙、轻质碳酸钙.滑石粉.云母.高岭土,氢氧化铝表示纯聚丙烯)的增加,红辉沸石聚丙烯试件的拉伸.等,有一些填料呈纤维状或蜂窝状，以第二类功能为强度呈.上升趋势,当填充量较大时,比纯聚丙烯试件主,对塑料有明显增强作用，妣硅灰石粉.白炭黑.高。说明填充量达到一定值时，红辉沸石对塑料有增玻璃纤维等。红辉沸石属于后者，但在-些方面优越强作用。其他填料。硅灰石粉在加工过程中难于保持较高的3.4填充量对聚丙烯冲击强度的影响(见图4)长径比;白中国煤化工冗淀法生产由图4可知，塑料中加入红辉沸石后其冲击强度的白炭黑每吨MHCNMHG玻璃纤维价14.2002年第2期中国非金属矿工业导刊总第26期格略为便宜;而1t红辉沸石矿石价值仅为80元左(5)为提高红辉沸石的科技附加值,提供了新的有如果能破碎到数百目,其价值增至数百元;如再应用领域。细化超过1 250目，则价格在千元左右;这些因素[参考文献|都为红辉沸石作为塑料添加剂的研究提供可能。[1]陈南春.胡存杰西车田红辉沸石对不同离子吸附性的初步研5结论究[J].离子吸附性与交换, 2001(5).(1)填充量的增大,粒径和含水率的减小都会使[2]林明宝、朱宗锐等.塑料测试方法手册[M].上海上海科学材料的拉伸性能在-定范围内得到改善。技术文献出版社, 1994.(2)填充量的增大,粒径的减小,高的含水率都[3]刘英俊.非金属矿物填料在我国塑料工业中的应用U].中国会使材料的冲击性能在-定范围内下降。非金属矿工业导刊, 1999(4).(3)填充量和粒径增大都会使材料的弯曲性能下[4]刘英俊、刘伯元塑料填充改性[M].北京中国轻工业出版降和成型收缩率减小。社, 1998.(4)当红辉沸石中的含水率超过限定值时，无法[5]钱汉英、王秀娴等.塑料加工实用技术问答[M].北京机械成型工业出版社,1996.[编辑杨越|r rrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrr信息开发新产品引导新需求 拓展新市场谋求新跨越东海硅微粉厂创新奋进攀新高东海硅微粉厂2001 年生产硅微粉8 000t, 较上年增产2000t, 增幅过30%;纳税达到130万元，比上年增长达40%。其生产规模和经济效益持续名列全国同行业首位。东海硅微粉厂自80年代中期开始研制开发硅微粉，从此填补了国家硅微粉生产空白，为完成国家“七五”攻关计划和星火计划写下了光辉一页。产品达4个系列14个品种，并相继获得国家星火计划成果展交会奖,国家火炬计划高新技术展交会银奖，农业部优质产品和江苏省新产品“金牛奖”。在全国形成了高档产品一统天下，中档产品平分天下，低档产品三分天下有其-的销售格局。企业亦成为全国资产和规模最大的硅微粉生产厂家，电子部、化工部列其为硅微粉生产定点厂和电子部“908工程”配套项目。随着电子、化工行业对硅微粉的用量扩大和其他硅微粉企业的上马及市场竞争的日益加剧,东海硅微粉厂审时度势,以变应变,迅速调整产销新格局，加大技改力度和新产品开发进程,变满足市场需求为引导市场需求，紧紧把握市场脉膊和产销主动权，始终站在硅微粉生产的最前沿。仅2001年企业用于技改投入就达100多万元。产品种类在原有普通硅微粉、聚离子硅微粉、活性硅微粉、熔融硅微粉4个系列基础上，新加防溢料、SOP环氧模塑料用硅微粉、球型硅微粉、电器用低粘度硅微粉等5个系列，品种由10多个增至30多个。在规模不断扩大和产品持续走俏的情况下，东海硅微粉厂依然保持清醒的头脑，从长计议，创新求进，逐步由跟着市场跑变为引导市场走,以硅微粉的特殊性能扩大使用领域和用户需求。过去我国船舶涂抹防护油漆多用钛白粉作拌和料,每吨购价一万多元，而改为专制硅微粉拌和每吨只用几千元，仅此一年就增加用量近1 000t,为船舶单位降低成本近千万元。在发货量上,大户一年用量近2 000t, 少的一次只要几十或几百公斤,东海硅微粉厂坚持用户不分大小，-视同仁，以致不少小户后来成了大户。2001年末，东海硅微粉厂客户已发展到200多家，遍及北京、上海、天津、重庆、西安、广州、成都等20多个省市和日本、韩国市场。为拓展海外大市场,加速经济国际化，东海硅微粉厂2001 年还与广东生益科技股份有限公司、中国化工新材料总公司合资6 000万元，规划2002年春开工新上年产2万t硅中国煤化工产值2亿元，实现利税3 000万元，以期成为全球最大的硅微粉生产企业。(江YHCNMHG道俊报道)15.