很多有机填料都用于塑料行业,其典型的来源有木粉、贝壳、纤维素、合成有机材料、炭基填料等。下面讨论几种成功用于微孔注射成型的典型有机填料。
1.木粉
木粉最先是由Baekeland博士将其加到酚醛树脂中降低新型酚醛材料脆性的[1],其后不断被用作填料来降低注塑件的收缩率,现在常用于木塑混合物来满足环保学者提出的绿色注塑件要求。
木质填料如木粉等的应用引发了一些有趣的研究。有的论文论述了冲击改性对CO2发泡的硬质PVC(PVC-R)可发泡性的影响,研究主要是通过批处理工艺完成的[35]。参考文献[35]中的结果有助于确定PVC-R是否可采用微孔注射成型,主要因素总结如下:
1)PVC-R与木粉混合物吸收CO2的量为6.6%~14.6%(质量分数)。冲击改性会影响CO2气体在其中的渗透率。交联改性剂(所有丙烯酸)或非交联改性剂(PE-C)都能提高CO2气体的吸收量。然而,CO2在PVC-R中的溶解度取决于聚合物的交联度,因此高气体吸收量时,交联改性剂比非交联改性剂更能促进气体吸收。
2)交联过的冲击改性剂会提高CO2在PVC-R中的扩散速率。聚合物中的非交联改性剂提高了气体的扩散速率,产生的软化效应则更为明显,加速气体在PVC-R/木粉复合材料中的损失。由于气体损失加速,复合材料中只有少量气体可用于成核泡孔的长大。(www.daowen.com)
冲击改性剂不是PVC-R/木粉复合材料中的必要成分,因为微孔泡沫会提高PVC-R的韧性,与其效果类似。
2.壳粉
壳粉来自研磨的核桃壳、胡桃壳和花生壳等,它们是天然资源回收的理想绿色填料,其中含有能提高流动性的木质素和呋喃甲醛。此外,壳粉有角质,角质是一种有光泽的防水蜡。壳粉填充注塑件的剪切强度和冲击性能都低于木粉填充注塑件[1]。尽管壳粉的流动性好,但这已经是微孔成型所具有的一种优点,因此壳粉不是微孔成型注塑件常用的填料。壳粉的其他特点也都不利于其用作填料。
3.炭黑
尽管炭黑是有机材料水解的无机残留物,但它仍属于有机填料。炭黑是弹性体的主要填料,也用作各种热塑性塑料的颜料和填料。它可以减小晶粒尺寸从而改善注塑件性能,因为微孔成型注塑件需要小尺寸泡孔;还改善了烯烃的耐应力开裂性和紫外线降解性。因此,炭黑是微孔注射成型注塑件非常好的填料。还有一个问题需要注意,就是发泡会使炭黑在表面白化,不过提高模具温度会改善这一状况。此外,注射过程中的初始放射纹可能会在表面上留下白色痕迹,不过降低初始注射速度直到流道和浇口充满材料,就能解决这一问题。这是解决黑色材料填充的微孔注塑件局部表面变白问题的常用方法。
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