塑料的填充機(jī)理
塑料的填充就是在聚合物熔體中加人填料起到填充空間，增量以降低單耗成本，并進(jìn)而改進(jìn)某些性能。針對(duì)填充后制品的綜合性能價(jià)格比，相應(yīng)地可分為兩類(lèi)填充機(jī)理。
(1)填料對(duì)塑料的補(bǔ)強(qiáng)作用 填料對(duì)塑料的補(bǔ)強(qiáng)作用有正補(bǔ)強(qiáng)和負(fù)補(bǔ)強(qiáng)兩種。正補(bǔ)強(qiáng)作用往往是活性填料，即填料填充到聚合物中不僅僅是單純的混合，而且彼此間存在著化學(xué)和次價(jià)力的作用，次價(jià)力雖小但有加和性，尤其是聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量較大，填料又很細(xì)時(shí)作用較強(qiáng)，其總力顯得較大，從而可能改變聚合物分子構(gòu)象平衡和松弛時(shí)間。當(dāng)外力作用在填充塑料上時(shí)，填料吸收能量，對(duì)其內(nèi)部裂紋的發(fā)展起到阻礙作用，延緩裂紋的擴(kuò)展，從而提離強(qiáng)度。若填料分子的基團(tuán)與樹(shù)脂分子的基團(tuán)在高溫熔融時(shí)發(fā)生化學(xué)作用時(shí)，補(bǔ)強(qiáng)效果就更加明顯。另外，當(dāng)填料與樹(shù)脂的親和性越好，其補(bǔ)強(qiáng)效果必然加強(qiáng)。
填料對(duì)塑料的負(fù)補(bǔ)強(qiáng)作用，即填料的加入，降低了制品的強(qiáng)度。這可能是填料與聚合物的分子鏈幾乎沒(méi)有作用，當(dāng)外力作用于制件時(shí)，它不能將負(fù)荷傳遞給相鄰的分子。相反，填料的存在成為應(yīng)力集中源，撕裂紋在此先行產(chǎn)生，成為破壞源。
填充母科的設(shè)計(jì)即應(yīng)重視正補(bǔ)強(qiáng)效應(yīng)，它涉及聚合物極性、基本物性、活性基團(tuán)、填料形狀、粒度、粒度分布、在聚合物中分散狀態(tài)，比表面積大小、表面結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、界面作用、填充量大小及對(duì)結(jié)晶、取向誘導(dǎo)行為等復(fù)雜因素。
(2)填料的堆砌理論 填料的堆砌理論是針對(duì)填料在塑料中的最佳用用量提出來(lái)的，因而實(shí)用較廣。填料的堆砌密度對(duì)填充材料影響很大，不同用途的填充材料對(duì)其堆砌密度要求也不同。如通常所說(shuō)的鈣塑材料，它是以大幅增量而降低單耗為目的，故希望填充料堆砌達(dá)到最大密度堆砌;然而對(duì)于大多致的填科來(lái)說(shuō)，最大密度堆砌不一定合適，其原因是：①可能不能保證強(qiáng)度，②給加工帶來(lái)困難;③達(dá)到理論最大密度堆砌，填料要求太離，相應(yīng)價(jià)格也高，仍會(huì)形響成本，因此，生產(chǎn)中希望以小的加人量而獲得級(jí)大填充效果。
所謂最大密度堆砌是指最大的顆粒的堆砌決定了該體系的宏觀體積，但體系中顆粒間還有大量間隙，它可為小顆粒填充，總體積不變，而小顆粒間的間隙又可為更細(xì)小顆粒充填，顆粒越來(lái)越細(xì)，用空隙越來(lái)越小，直至體系的總體積等于填料的真實(shí)體積。即利用特定粒徑分布，可以獲得最大密度堆砌體系，此時(shí)，基體聚合物用量最少。反之，采用單一分布粒徑時(shí)，則得到最小密度堆砌，這樣填料間堆砌最疏松，填料含量最少，基體聚合物用量大。生產(chǎn)上為達(dá)此目的，選用縱/橫比較大的顆粒，如纖維狀、針狀等填料，這樣可占據(jù)較大體積，降低填充物的粘度。
最大密度堆砌的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生“濃縮”作用，當(dāng)填充物體積相同時(shí)，用小球取代大球，相對(duì)體積減少，而體系密度增大。應(yīng)用這一理論的目的，是為了保證在不降低被填充物性能的前提下，盡量便填充材料不留空隙，從而加大填充量，陣低成本。
