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如何看填料在聚合物中的填充效果?
2020年11月02日    阅读量:     新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

高分子聚合物是指具有非常大分子量的化合物,其分子由一个个链节“手拉手连接”。材料领域所说的聚合物/高分子材料通常是指人工合成的橡胶、塑料、纤维这三大类材料。聚合物材料应用广泛,在工业及生活中无处不在中国化工网okmart.com

为了适应不同行业的需求,我们通常需要对聚合物材料进行改造已获得不同功能的材料。通过“改造”,我们可以获得从绝热到导热,从绝缘到导电,从易燃到阻燃,从白色到各种颜色,从密实到多孔的各种聚合物材料。

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而对于聚合物的功能性开发,毫不夸张的说,其实就是对功能填料/添加剂的开发。下文附聚合物中常见填料的类型及其功能。

填料/添加剂

常用材料

对聚合物性能的影响

增强纤维

碳,纤维状矿物,玻璃玻璃,Kevlar纤维,氧化铝纤维,碳化硅纤维等

增抗拉强度,增加弯曲模量;提高热变形温度;抗收缩及抗翘曲等

导电材料

铝粉,银粉,金粉,石墨,碳纳米管等

提高导电性和导热性能

偶联剂

硅烷、钛酸盐

改善聚合物与填料的界面结合力

阻燃剂

氯,溴,磷,氢氧化铝及氢氧化镁等

减少燃烧的发生及蔓延

填充剂

碳酸钙、高岭土、二氧化硅、木质素等

降成本

增塑剂

单体液滴、低分子量材料

改善熔体流动性;增加可塑性

着色剂

金属氧化物,铬酸盐,炭黑

提供色牢度;防止热和紫外线降解(例如炭黑)

发泡剂

气体、偶氮化合物,肼的衍生物

产生跑囊结构,以获得低密度材料


对于聚合物填料而言,其研究方向主要集中在其一,开发新型填料及复合材料制备手段;其二,研究不同类别、形貌及尺寸的协同效应,获取最佳配方;还有一个是如何让填料在基体这个获得最佳的分散、填充效果效果。


一切工作都做好了之后,该如何表征填料在聚合物中的填充效果呢?我想电镜是一个帮助我们快速检测填料在聚合物中填充效果的方法。

通过扫描电镜成像,可以对各类填料材料,例如玻纤进行直径分析和缺陷检查。可以对填珠材料进行粒径表征和粗略的均匀性评估。以飞纳电镜为例,抽真空时间仅需15秒,从进样到第一张SEM图像仅需30秒,可以帮助我们快速的看见填料在聚合物基体中的状态。


背散射电子(BSD)的图像显示的则是元素的成分信息成像,上图为橡胶中填料分布BSD 成像


飞纳电镜的高倍光学导航还可快速定位到缺陷位置,用于辅助分析缺陷加工缺陷还是非外来杂质,让找缺陷分析缺陷不再像大海捞针


根据飞纳电镜官网,在聚合物研究中很多时候还需要用到“冷台”来辅助研究,这是由于很多聚合物材质的熔点很低,例如,高密度聚乙烯熔点范围为132-135℃,PMMA的熔点约 130–140°C。如果不进行冷冻处理的话,,材料表面由于电子束的热效应,局部温度升高,产生了许多孔洞,无法准确评估填料的分布特性。因此需要对样品冷冻,使成型更加准确。

参考资料:

1、phenom-China.com;飞纳电镜,聚合物填料研究的十八般武艺。



标签:化工应用技术中心今日头条精细化学品聚合物轮胎制品染料及颜料塑料塑料制品橡胶
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