粒度對塑料性能的影響

所謂塑料，是靠著由一個小分子（單體）在適當(dāng)?shù)臈l件下，通過加成等化學(xué)反應(yīng)，被鏈接成等同的或者類似的多分子而生成的大分子聚合物。常見的塑料主要有PE聚乙烯塑料、PP聚丙烯塑料、PS聚苯乙烯塑料、PVC聚氯乙烯塑料。隨著對塑料及其填料研究的深入，科研人員發(fā)現(xiàn)，粒度對材料的性能的影響起重要作用，粒度控制已經(jīng)成為*的重要環(huán)節(jié)，粒度分析成為塑料的研究與生產(chǎn)工藝控制的重要步驟。

一、粒度對PVC材料的影響

懸浮PVC樹脂由形狀和粒徑不同的顆粒群組成,顆粒粒徑大小及分布對樹脂的塑化加工性能有很大的影響。一般顆粒粒徑小且分布窄,增塑劑吸收性能好,增塑物料顆粒更易破碎和熔融,加工流動性能優(yōu)異,而粒徑分布太寬,則會產(chǎn)生塑化不均勻的現(xiàn)象。但由于懸浮聚合條件所限,PVC樹脂的粒徑小,分散劑的用量越多,外皮膜越厚,不利于熔融。PVC顆粒粒徑大小及分布,對科研及生產(chǎn)都是非常重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

二、粒度對塑料填料的影響

塑料作為工程材料使用時，其剛性與韌性都很出色。為了開發(fā)出具有更優(yōu)性能的材料，一般都會采取加入填料即塑料助劑的手段。為了提高塑料的剛性，我們一般加入填料，但常規(guī)粒度的填料在提高剛性的同時，可能會導(dǎo)致塑料的韌性下降；當(dāng)加入像橡膠類增韌材料增強(qiáng)韌度的同時，又會導(dǎo)致塑料剛性的降低。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)填料的粒度達(dá)到微米級或納米級別時，即超細(xì)填料，加入塑料中會使其沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率等機(jī)械性能同時升高。當(dāng)然，這種升高不是無限的，一般在填加量達(dá)到一定時，其機(jī)械性能便會達(dá)到極限，超過此范圍后便開始下降。一般來說，填料的粒度越小，極限值越大；填料的粒度越大，極限值越小?；劬褪莦ui常見的塑料助劑?；圩鳛樘盍蠌V泛應(yīng)用于聚丙烯、聚乙烯、ABS樹脂、PS、尼龍樹脂等塑料之中。

研究表明，在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)隨著滑石粉含量的增加，400目滑石粉會使復(fù)合體系拉伸強(qiáng)度降低較多，沖擊強(qiáng)度基本不變；800目及1250目滑石粉則使復(fù)合體系拉伸強(qiáng)度降低明顯減少，同時顯著增加體系的沖擊強(qiáng)度。線性膨脹系數(shù)結(jié)果顯示，滑石粉的引入能明顯降低PVC體系的線性膨脹系數(shù)，滑石粉粒徑尺寸為800目和1250目時降低幅度比400目時明顯。 

這主要是因?yàn)椋?/span>隨著填料粒度的減小，填料的比表面積增大，填料與樹脂的接觸面積增大，在塑料受到?jīng)_擊時，會產(chǎn)生更多的微細(xì)裂縫及變形，從而吸收更多的沖擊能，機(jī)械強(qiáng)度增大；當(dāng)填料的加入量超過一定量時，粒子之間因濃度大而過于接近，導(dǎo)致裂縫變大，機(jī)械強(qiáng)度降低。

作為近年來蓬勃發(fā)展的木塑復(fù)合材料，就是通過木粉等廢植物纖維混合成新的木質(zhì)材料與聚乙烯、聚丙烯等塑料混合合成的。研究人員研究了木粉粒徑對復(fù)合體系力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:隨著填充PVC木粉粒徑的變化，PVC/木塑復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度出現(xiàn)先上升后下降的趨勢，這種趨勢被PVC/木塑復(fù)合材料電鏡照片所證實(shí)。100目木粉，粒徑適中，PVC樹脂和木粉界面相容性好，沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度出現(xiàn)zui大值。

三、激光粒度法研究塑料性能

傳統(tǒng)的粒度分析方法主要是借助篩子進(jìn)行的篩分法，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是投入成本低，然而篩分法的缺點(diǎn)是精度低、費(fèi)時、重復(fù)性差,特別是測定粒度分布。而激光粒度法則具有操作簡便、精度高、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在，激光粒度法正逐漸成為研究粒度的主要的研究方法。國內(nèi)在這方面研究起步較晚，但取得的成績是顯著的。濟(jì)南微納作為早開展激光粒度研究的代表，被稱為中國顆粒測試技術(shù)的者。