填料對聚氯乙烯塑料加工性能以及材料性能的影響基本上符合填料對大多數(shù)塑料影響的一般規(guī)律。
1填充塑料的加工性能
填料對塑料加工性能的影響主要體現(xiàn)在對熔體粘度的影響和熔體彈性(或剛性)的影響。
眾所周之,包括大多數(shù)塑料在內(nèi)的熱塑性塑料。聚合物只有達(dá)到粘流態(tài)才能進(jìn)行成型加工,聚合物處于粘流態(tài)流動并發(fā)生形變的行為稱之為高聚物的流變行為。在通常的成型加工過程中,處于粘流態(tài)的高聚物的流變行為屬于非牛頓液體,即在τ=ηγ式中,表觀粒度η。
不再是一個常數(shù),它僅僅是在測定該流體流動時所施加的剪切應(yīng)力τ和當(dāng)時所發(fā)生的剪切速率的比值。
我們所關(guān)心的是在加入填料以后,填充塑料體系的流變性能發(fā)生什么變化以及采取何種相應(yīng)措施確保成型加工順利進(jìn)行。
填料對填充體系影響最顯著的是熔體的粘度。EinStein研究填料濃度對填充體系粘度的影響時給出如下方程式[3]
η=η1(1+KgV2)
式中η1填料時的體系粘度;
υ2為填料粘度;
Kg依球狀、纖維狀、單軸取向填料不同而取不同值,該式均適用于不同形狀分散相粒子濃度較低時的情況,當(dāng)濃度高時還需對方程式加以修證。
分散相的幾何形狀對填充體等粘度的影響是明顯的,對于同樣長徑比的填料,片狀填料對填充體系的影響甚至高于纖維狀填料。
填料的粒徑越小,在同樣濃度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時,填充體系的粘度越高,而且粒徑越小,相互之間越易聚集在一起,呈聚集態(tài)的填料對填充體系的流動性是不利的.
填充體系中填料的體積分?jǐn)?shù)
在同樣體積分?jǐn)?shù)時,呈聚集態(tài)的填料對應(yīng)的填充體系粘度高于聚集程度輕微的或以單個粒子形式存在的填料對應(yīng)的填充體系粘度。由此可以看成對填料進(jìn)行表面處理,降低其表面能,對于填料在基體塑體中的分散和減小因加入填料使填充體系粘度的上升都是非常必要的。
總之,為了使填充體系有較好的加工流動性,我們應(yīng)采用較高的剪切應(yīng)力,較高的加工溫度,同時應(yīng)盡可能對填料表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚⒓尤讼鄳?yīng)的助劑,以利于填料在基體塑料中的分散,使填充體系加工過程中處于較低的剪切粘度。
填料對填充體系加工的另一個影響是離模膨脹現(xiàn)象減輕,可以說成能夠減小擠出脹大比。熔融物料離開口模時其直徑要大于?谥睆,但填料存在使聚合物的剛性增大,彈性減小。