近年来,作为复合材料重要组分之一的填料日益受到重视。一方面无机、有机填料粒子的引入可赋予材料一系列新的性能,另一方面可降低树脂用量,更加有效地降低材料成本。采用不同的填料,可制备具有增强增韧性、导电性、磁性、导热性、阻燃性等功能的复合材料。
填料的种类及其功能效果
聚合复合材料中,填料的种类繁多,不同的填料赋予复合材料不同的功能。 ASTM(美国材料实验学会)将填料定义为:为改进强度和各种性质,或者为降低成本而在材料中添加的较为惰性的物质。
填料可分为无机填料和有机填料,其中无机填料又分为非金属填料和金属填料。因此我们可根据不同的需求,选择不同的填料种类。
表1 填料与相对应的功能效果
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功 能 |
填 料 |
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导电性 |
碳(炭黑、石墨、碳纤维)、金属(粉、箔、纤维) |
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磁性 |
各种铁酸盐( Sr、Ba等)、磁性氧化铁、Sm—Co、Nd—Fe—B |
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导热性 |
氧化铝、铝粉、铝纤维、AIN、BN、BeO |
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防振性 |
云母、石墨、钛酸钾、碳纤维、铁酸盐 |
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隔音性 |
铁粉、铝粉、氧化铁、硫酸钡 |
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绝热轻量化 |
玻璃中空微珠、硅石中空微珠、石英中微珠(发泡体) |
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电磁屏蔽性 |
铁酸盐、石墨、木炭粉、金属粉或纤维 |
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防热辐射 |
氧化镁、MoS、铝粉、木炭粉 |
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阻燃性 |
氢氧化镁、氢氧化铝、氧化锑、硫酸锌 |
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脱湿剂 |
氧化铝、氧化镁 |
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脱臭 |
活性自土、沸石等 |
传统聚合物复合材料中填料的制备方法
一般是将树脂与经表面处理后的填料进行干混,或将填料加入到处于熔融状态下的聚合物树脂中,进行混炼,再进行造粒,这种机械混炼方法,难以配合大量的填料,也不能将填料配合到聚合物微观结构中,混炼时还会出现树脂、填料变质,填料很难均匀分散在树脂中,混炼过程中,能源消耗也很大。
填料/单体原位聚合型复合材料制备方法
该方法是通过将填料表面进行预处理,使其表面活性化或固载特殊高活性催化剂,将填料本身看作是催化剂,采用淤浆聚合,本体聚合,气相聚合等聚合方法,进行单体的聚合(共聚),在填料表面形成聚合物结晶。


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