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

导电性

(炭黑、石墨、碳纤维)、金属(粉、箔、纤维)

磁性

各种铁酸盐( SrBa)、磁性氧化铁、SmCoNdFeB

导热性

氧化铝、铝粉、铝纤维、AINBNBeO

防振性

云母、石墨、钛酸钾、碳纤维、铁酸盐

隔音性

铁粉、铝粉、氧化铁、硫酸钡

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)

电磁屏蔽性

铁酸盐、石墨、木炭粉、金属粉或纤维

防热辐射

氧化镁、MoS、铝粉、木炭粉

阻燃性

氢氧化镁、氢氧化铝、氧化锑、硫酸锌

脱湿剂

氧化铝、氧化镁

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。