點(diǎn)擊圖片查看大圖鈣晶須替代玻璃纖維和填料對于改善塑料的強(qiáng)度，韌性，耐高溫，耐腐蝕性等有很好的效果，并且環(huán)保無毒。
鈣晶須在塑料行業(yè)應(yīng)用技術(shù)資料
鈣晶須：是纖維狀單晶體，具有高強(qiáng)度、高模量、高韌性、高絕緣性、耐磨耗、耐高溫、抗腐蝕、易于表面處理、易與聚合物如橡膠、塑料復(fù)合、無毒、價(jià)廉等諸多優(yōu)良的理化性能，作為增韌補(bǔ)強(qiáng)材料，可廣泛用于橡膠、塑料、膠粘劑等行業(yè)和領(lǐng)域，并且是所有晶須產(chǎn)品中價(jià)格優(yōu)，質(zhì)量很好的新型晶須材料。
例1 鈣晶須與玻纖增強(qiáng)材料在PP和ABS中縱橫向收縮率差異的比較。
見下表：
|
收縮率（%） |
PP |
ABS |
||
|
玻纖增強(qiáng) |
晶須增強(qiáng) |
玻纖增強(qiáng) |
晶須增強(qiáng) |
|
|
縱 向 |
2.10 |
0.41 |
0.03 |
0.13 |
|
橫 向 |
0.80 |
0.16 |
0.40 |
0.10 |
|
縱向/橫向 |
2.65 |
0.56 |
13.3 |
1.30 |
例2 鈣晶須(SCW)應(yīng)用于尼龍(PA)中，尼龍的的物理性能大有提高，
特別與玻纖(GF)混用的綜合效果更佳。其PA6的部分測試結(jié)果見下表：
|
性能 |
試驗(yàn)方法 |
未加鈣晶須 |
加入30%鈣晶須 |
|
抗拉強(qiáng)度（kg/cm2） |
D638 |
635 |
835 |
|
彈性模量（kg/cm2） |
D638 |
2.3×104 |
4.5×104 |
|
撓曲強(qiáng)度（kg/cm2） |
D790 |
879 |
1208 |
|
撓曲模量（kg/cm2） |
D790 |
2.1×104 |
4.0×104 |
|
缺口沖擊強(qiáng)度（kg.cm.cm） |
D256 |
4.72 |
3.4 |
|
熱畸變溫度(℃) |
D648 |
65 |
90.5 |
|
性能 |
PA6 |
PA6+15%GF+15%未活化SCW |
PA6+30%GF |
|
拉伸強(qiáng)度（MPa） |
70 |
147 |
129 |
|
斷裂伸長率（%） |
45 |
10 |
13 |
|
彎曲強(qiáng)度（MPa） |
78 |
218 |
167 |
|
彎曲模量（MPa） |
2345 |
8540 |
6210 |
|
缺口沖擊強(qiáng)度（KJ/m2） |
5.5 |
14 |
13 |
|
無缺口沖擊強(qiáng)度（KJ/m2） |
130 |
55 |
57 |
例3 鈣晶須應(yīng)用于聚氨酯（PU）彈性體，可以得到較佳的綜合性能。
幾種無機(jī)材料改性PU彈性體的物理性能比較見下表：
|
樣品 |
邵氏硬度(A) |
扯斷伸長率(%) |
拉伸強(qiáng)度(MPa) |
撕裂強(qiáng)度(KN/m-1) |
|
PU |
93 |
482.67 |
50.58 |
113.99 |
|
PU/蒙脫土 |
94 |
454.67 |
45.95 |
131.84 |
|
PU/白炭黑 |
95 |
310.67 |
23.84 |
133.87 |
|
PU/CaSO4 |
94.5 |
477.33 |
53.53 |
140.65 |
例4. 鈣晶須應(yīng)用于聚丙烯(PP)，如采用合適的表面處理技術(shù)、合理的摻混工藝、適當(dāng)?shù)奶畛浔壤梢灾频镁C合性能優(yōu)異的鈣晶須增強(qiáng)PP材料。
其部分測試結(jié)果見下表：
|
項(xiàng)目 |
拉伸強(qiáng)度(MPa) |
斷裂伸長率(%) |
彎曲強(qiáng)度(MPa) |
沖擊強(qiáng)度(KJ/m-1) |
熔體流動速率(g/10min) |
|
PP |
37.7 |
330 |
52 |
95 |
5.1 |
|
PP+30% SCW+KH550 |
26.5 |
7.8 |
59.4 |
l0.2 |
2.1 |
|
PP+30% SCW+T38S |
39.5 |
7.5 |
66.5 |
19.6 |
5.0 |
|
PP+3O%SCW+接枝馬來酸酐 |
54.3 |
9.3 |
67.5 |
85.3 |
4.4 |
用鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ一101，NDZ一401處理的復(fù)合體系沖擊強(qiáng)度有顯著提高．當(dāng)鈣晶須質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時(shí)，體系的沖擊強(qiáng)度能提高85%以上。
例5 鈣晶須應(yīng)用于薄膜，與斜方晶體結(jié)構(gòu)的鈣硬石膏粉比較，其效果明顯優(yōu)與后者。其部分測試結(jié)果見下表：
|
材料 |
重量（%） |
抗張強(qiáng)度（Mpa） |
抗張模量（Mpa） |
|
無對照物 |
0 |
2.3 |
9.6 |
|
石膏粉 |
18 |
2.3 |
8.96 |
|
鈣晶須 |
18 |
3.86 |
47.5 |
CaSO4晶須在PPS改性中的應(yīng)用試驗(yàn)
PPS（聚硫醚）是一種新型高性能熱塑性樹脂，具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐高溫、耐化學(xué)藥品性、難燃、熱穩(wěn)定性好、電性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，在電子、汽車、機(jī)械及化工領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。但PPS尚有脆性大、韌性差、耐沖擊強(qiáng)度低之不足，需要改性提高。
鈣晶須（CSW）以其均勻的結(jié)構(gòu)、完整的外形、穩(wěn)定的尺寸和耐高溫、抗化學(xué)腐蝕、韌性好、強(qiáng)度高、摩擦性能好、易于進(jìn)行表面處理、與橡膠塑料等聚合物的親和力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，用于高分子材料（如PPS）改性，其增強(qiáng)、增韌、耐溫、阻燃、耐磨、耐油等作用均有明顯提高，尤其是經(jīng)KH-550表面處理過的鈣晶須（KCSW），其提高效果明顯。
（1）試驗(yàn)方法：
①儀器與設(shè)備：
（a）高溫機(jī)，SHR-10A；
（b）雙螺桿擠出機(jī)，RC-400P；
（c）注塑機(jī)，SM90型；
（d）電子式懸臂梁沖擊機(jī)試驗(yàn)機(jī)，XC-220；
（e）電子試驗(yàn)機(jī)，CMT 4254型；
（f）差示掃描量熱儀（DSC）。
②物料：
（a）PPS；
（b）鈣晶須（CSW）；
（c）經(jīng)KH-550表面處理過的鈣晶須（KCSW）；
（d）玻璃纖維（GF）；
③投料比：
（a）PPS 88份；
（b）CSW（或KCSW）12份；
（c）GF 67份。
④制備工藝：
（a）CSW（或KCSW12g和PPS 88g加入訓(xùn)速混合機(jī)中，攪拌5分鐘，得到CSW（KCSW）與PPS的混合物。
（b）混合物在雙螺桿擠出機(jī)中擠出粒：熔體溫度300℃，熔體壓力1.9mPa。
（c）粒狀混合物在注塑機(jī)中注射成型：注塑溫度315、325、300、251℃；注塑壓力350mPa；模具溫度95℃。
⑤力學(xué)性能測試：
條狀試樣的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度經(jīng)懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī)和試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測試。
⑥熔融溫度、結(jié)晶度、結(jié)晶溫度、結(jié)晶速度，經(jīng)DSC（差示掃描量熱儀）進(jìn)行測試。熔融曲線以20℃/分升溫、結(jié)晶曲線以20℃/分降溫條件下進(jìn)行測試。
備注：4至6的操作用KCSW 12份、PPS 88份、GF 67份，按同樣條件作出了一次。
（2）CaSO4晶須對PPS 的改性效果：
①長徑比20～150的鈣晶須經(jīng)KH-550表面處理后，能有效提高PPS的力學(xué)性能和結(jié)晶性能。鈣晶須的用量為PPS重量的12%（10～15%）。
②在制備CaSO4/PPS復(fù)合材料中，引入其重量40%的玻璃纖維（GF），得到PPS/ CaSO4晶須/GF復(fù)合力學(xué)性能，在PPS/ CaSO4晶須基礎(chǔ)上能進(jìn)一步提高。
再介紹以下幾種參考文獻(xiàn)配方：
例1：鈣晶須在聚酰亞胺塑料中的應(yīng)用
配方：由PI模塑料(聚酰亞胺塑料即Y-2D)100g和30g鈣晶須得到Y-2DWHCa(鈣晶須增強(qiáng)的聚酰亞胺塑料)；由PI模塑料100g和30g鈦酸鉀晶須得到Y-2DWHTi(鈦酸鉀晶須增強(qiáng)的聚酰亞胺塑料)。
效果：
|
項(xiàng)目 |
Y-2D |
Y-2DWHCa |
Y-2DWHTi |
|
|
密度(g/cm3)23℃ |
1.61 |
1.62 |
1.66 |
|
|
拉伸強(qiáng)度(mPa) |
23℃ |
117 |
100 |
129 |
|
220℃ |
|
43.6 |
64.5 |
|
|
彎曲強(qiáng)度(mPa) |
23℃ |
184 |
165 |
185.7 |
|
220℃ |
|
74.9 |
107.6 |
|
|
壓縮強(qiáng)度(mPa) |
23℃ |
208.8 |
210.0 |
247.8 |
|
220℃ |
|
129.5 |
165.2 |
|
由表中結(jié)果看出，Y-2D經(jīng)鈣晶須或鈦酸鉀晶須增強(qiáng)后，在室溫(23℃)或高溫(220℃)其多項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)均有提高，并且Y-2D的使用溫度也有提高。鈣晶須成本比鈦酸鉀晶須低。
參考文獻(xiàn)：工程塑料應(yīng)用，2000年第28卷第8期P1~3；邱孜學(xué)等，晶須增強(qiáng)聚酰亞胺塑料研究。
例2：鈣晶須在EP—熱塑性塑料中的應(yīng)用
配方：鈣晶須的加入量，采用每100gEP—熱塑性彈性體中加入鈣晶須的克數(shù)來表示。鈣晶須在使用前要用硅烷偶聯(lián)劑KH-550做表面處理。
效果：
|
EP—熱塑性彈性體牌號 |
晶須克數(shù) |
邵氏硬度 |
強(qiáng)度(mPa) |
氧指數(shù)% |
||
|
屈服 |
拉伸 |
撕裂 |
||||
|
BX56 （100g） |
0 |
56 |
0.6 |
5.6 |
14.7 |
20.0 |
|
50 |
69 |
2.4 |
4.9 |
20.5 |
20.5 |
|
|
150 |
81 |
4.6 |
5.9 |
21.5 |
21.5 |
|
|
BX64 （100g） |
0 |
64 |
1.4 |
8.7 |
26.2 |
20.0 |
|
50 |
79 |
4.9 |
7.34 |
33.2 |
21.0 |
|
|
150 |
89 |
7.9 |
9.5 |
40.4 |
22.0 |
|
|
BX81 （100g） |
0 |
81 |
3.77 |
12.0 |
44.8 |
20.0 |
|
50 |
88 |
8.5 |
10.4 |
58.7 |
21.0 |
|
|
150 |
94 |
11.8 |
13.3 |
57.3 |
23.0 |
|
從表中結(jié)果看出，鈣晶須用于增強(qiáng)EP—熱塑性彈性體時(shí)，材料的邵氏硬度和屈服強(qiáng)度有明顯提高，當(dāng)鈣晶須加入量為150g時(shí)，材料的屈服強(qiáng)度提高有7.7倍；加入晶須后氧指數(shù)均略有提高，說明材料的阻燃性也有提高；同時(shí)材料的抗老化型能有顯著改善。
參考文獻(xiàn)：非金屬礦，1997年第6期P28~30，韓躍新等，鈣晶須增強(qiáng)EP—熱塑性彈性體研究。
例3：鈣晶須在聚丙烯酸薄膜上的應(yīng)用
配方(重量百分含量)：鈣晶須的加入量為18%。
效果：
|
晶須加入量(%) |
抗張強(qiáng)度(mPa) |
抗張模量(mPa) |
|
0 |
2.3 |
9.6 |
|
18 |
3.68 |
47.5 |
從表中結(jié)果看出，鈣晶須加入量為18%時(shí)，薄膜的抗張強(qiáng)度和抗張模量均有明顯提高，尤其是抗張模量。
例4：鈣晶須在尼龍6(PA6)上的增強(qiáng)作用。
配方(重量百分含量)：鈣晶須加入量為30%。
效果：
|
晶須加入量(%) |
抗張強(qiáng)度(mPa) |
抗張模量(mPa) |
撓曲模量(mPa) |
撓曲強(qiáng)度(mPa) |
熱畸變溫度(℃) |
|
0 |
62 |
2254 |
2156 |
86 |
65 |
|
30 |
82 |
4410 |
3920 |
118 |
90.5 |
由表中結(jié)果看出，鈣晶須的加入量為30%時(shí)，PA6(尼龍6)塑料在抗張強(qiáng)度、抗張模量、撓曲模量、撓曲強(qiáng)度、熱畸變溫度等性能上都有很大提高。
例5：鈣晶須替代鈦酸鉀晶須在工程塑料（尼龍66、聚甲醛）中的應(yīng)用。
配方(重量百分含量)：鈣晶須(也用KH-550表面處理過，替代鈦酸鉀晶須)30%，尼龍66(或聚甲醛)樹脂70%。
效果：
|
檢測項(xiàng)目 |
彎曲強(qiáng)度(mPa) |
拉伸強(qiáng)度(mPa) |
熱變形溫度(℃) |
收縮率(%) |
|
|
未加鈦酸鉀晶須 |
尼龍66 |
100 |
70 |
70 |
2.0 |
|
聚甲醛 |
81 |
50 |
65 |
2.4 |
|
|
加有鈦酸鉀晶須 |
尼龍66 |
223.0 |
147.5 |
209.0 |
0.95 |
|
聚甲醛 |
123.5 |
74.5 |
113 |
1.5 |
|
從表中結(jié)果看出，在尼龍66(或聚甲醛)樹脂中，加入30%的改性鈦酸鉀晶須后，其力學(xué)性能均有顯著改善，彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度分別提高110%和55%。由此得到的改性尼龍66(或改性聚甲醛)工程塑料，常用于汽車零配件、儀表殼板、機(jī)械零件、齒輪、摩托車架、家用電器等領(lǐng)域。如用改性鈣晶須替代鈦酸鉀晶須，也能有同樣的效果，則生產(chǎn)成本大大降低。
參考文獻(xiàn)：化學(xué)工程師，2005年第2期P12~14，梁振芬等，鈦酸鉀晶須在工程塑料中的應(yīng)用研究。
例6：鈣晶須在聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯上的應(yīng)用
配方(重量百分含量)：聚丙烯(PP)60%，鈣晶須40%。
效果(以PP為例)：
|
鈣晶須含量(%) |
拉伸強(qiáng)度(mPa) |
彎曲強(qiáng)度(mPa) |
|
0 |
37.7 |
52 |
|
20 |
41.4 |
58 |
|
30 |
54.3 |
67.5 |
|
40 |
52.5 |
81.7 |
由表中結(jié)果看出，加入40%鈣晶須，塑料的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度明顯提高。說明鈣晶須對塑料有很好的增強(qiáng)效果。在聚乙烯、聚氯乙烯塑料中加入40%鈣晶須也有同樣的效果。
參考文獻(xiàn)：化工礦物與加工，2002年第9期P31~33，費(fèi)文麗等，鈣晶須的制備及應(yīng)用評述。
上述各配方試驗(yàn)操作方法和條件及參數(shù)，請查閱各參考文獻(xiàn)詳細(xì)資料。
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