高性能硅材料在塑料改性中的应用

在众多类型的无机粉体材料中，高性能硅材料是其中比较特别的一种，这种特别体现在它的多样性和复杂性，高性能硅材料具有稳定性、纤维结构、亲油疏水的特性，自然界中的很少能有像高性能硅材料这样把如此多的优点集于一身。高性能硅材料本身的特点决定了它是一种不可多得的功能性材料。在众多应用中，高性能硅材料降低产品成本，而且能显著增强这些产品的诸多性能。广泛地应用于造纸、塑料、油漆、涂料、陶瓷、化妆品、医药、橡胶、农产品、肥料等行业中。

在进行塑料改性的过程中，高性能硅材料的加入可改善塑料的多种性能，如成型收缩率、表面硬度、弯曲模量、拉伸强度、冲击强度、热变型温度、成型工艺及产品尺寸稳定性等;高性能硅材料添加到塑料里，可显著提高塑料制品的刚性和耐蠕变性、硬度和耐表面划伤性、耐热性和热变形温度；相当粒径高性能硅材料亦能提高塑料制品的冲击强度，并且添加后还具有补强作用，能起流动促进作用，提高塑料的加工工艺，它还有一个显著的特点，具有成核剂的作用。

此产品粒度较细的高性能硅材料可用作聚丙烯的补强填充剂。在聚丙烯的改性体系中，加入高性能硅材料不但能够显著的提高聚丙烯制品的刚性、表面强度、耐热蠕变性、电绝缘性、尺寸稳定性，还可以提高聚丙烯的冲击强度，提高聚丙烯的结晶性，从而使聚丙烯各项机械性能提高，又由于提高结晶性，细化晶粒，20%和40%高性能硅材料聚丙烯复合材料，不论是室温和高温下，都能够显著提高聚丙烯的刚性和高温下的耐蠕变性能。在汽车工业中，聚丙烯添加高性能硅材料主要用于汽车的保险杠和仪表盘，另外还用于风扇罩、加热器罩、导管、蓄电池防热板、流体泵件等;在飞机工业中，用于冰箱门衬垫、加热器及真空泵罩、洗涤机搅拌器;在电气工业中，用于注塑成型各种仪表壳体和电气元件，在家电工业中，用于冰箱抽屉、洗衣机滚筒等注塑件。

具有一定的抗水性和高度的化学惰性，因此有良好的耐化学腐蚀性和滑动性。用它填充聚乙烯可和识到力控作为工程塑料，有良好的耐化学腐蚀性和流动性，可与 ABS、尼龙、聚碳酸脂竞争。用它填充聚乙烯能够提高以下性能:韧度、挠曲模量和扭曲模量;提高挠曲强度;降低在常温和高温下蠕变倾向;提高热变温度及尺寸稳定性;改善变    形和翘曲，同时亦有较低的热膨胀系数;改进导热性;提高模塑件的表面硬度及光洁度;提高聚乙烯的机械强度。添加不同比例的高性能硅材料对聚乙烯材料的物理性能将产生不同的影响，添加比例在 10-15%达到最佳。对于聚乙烯吹塑薄膜来说，添加高性能硅材料比其他材料好，易成型、工艺性好，而且，该种薄膜可使氧气透过率降低80%，特别适合包装含油食品，如花生米、蚕豆等，长期保持不出油、不变质；该种薄膜可使水蒸气透过率降 70%，具有很好的防潮性，很适合做地下土工防潮布，也适用于包装食品。

ABS 树脂是无定形聚合物，具有聚苯乙烯那样优良的成型加工性;它具有良好的抗冲击强度，耐低温性能好，拉伸强度高耐蠕变性能好。为了提升 ABS 现有的使用性能，人们对 ABS 改性的研究广泛的开展。比如ABS 与 PVC 共混制造的汽车仪板吸塑片、ABS与 PVC共混制造的仿皮箱包蒙面皮，不但强度高、韧性大而且能够保持表面花纹的耐久性。这种共混材料加超细碳酸钙或超细硅灰石进行填充，能够显著的提高共混材料的缺口冲击强度和耐撕裂强度，比如:添加超细硅灰石或碳酸钙5-15%,缺口冲击强度可提高 2-4 倍。由于 ABS 是无定型聚合物具有容纳较多材料的功能。其中添加高性能硅材料既能显著地提高 ABS原有的性能，又能降低成本。因而多用它注塑成型各种仪表、电视机、收录机手机等的壳体，当然在其他领域如:纺织器材、电气零件、汽车部件、飞机部件等的应用也非常广泛。

未改性的通用级聚苯乙烯是无定形聚合物，它硬而脆，但它具有良好的电性能、耐老化性能和高的尺寸稳定性，缺点是脆性高，对环境应力开裂敏感。添加高性能硅材料提高冲击韧性，调节流变性，扰曲模量显著提高。抗张屈服强度也有提高。例如:添加 40%超细硅灰石，曲模量从 23800kg/cm² 增加到 58800kg/cm²,抗张度从 336kg/cm² 提高到385kg/cm²。

对尼龙(聚酰胺)，在工业上特别注意利用这种塑料的韧性和耐磨性。尼龙一般是硬的，类似角质，具有良好的耐磨性和高的尺寸稳定性。这些性能都可以通过填充剂或增强剂加以进一步提高。PA66 的硬度、劲度、耐磨性和热变形温度在尼龙里是最高的;PA6 以其较高的韧性着称:PA610 吸水性较低，从而尺寸稳定性也较高;PA11冲击强度在尼龙里最高。高性能硅材料能提高尼龙原有的好性能，并改进耐磨性。与金属相比未填充改性尼龙弹性模量低，拉伸和蠕变强度低，力学性能与温度有明显的依赖关系，分子上含有吸水基因胺基，吸水率高，制品在使用时易吸水膨胀变形，加工成型时冷却快结晶不完全，在使用时还在结晶，这就导致制品变形，甚至开裂。尼龙的上述缺点，添加高性能硅材料能够有很大的改善，高性能硅材料有成核剂的作用，添加后能添加够提高尼龙的结晶速率，增大结晶度，因此特别能够提高尼龙的韧度、机械强度、硬度、热稳定性、尺寸稳定性，改进制品表面质量和变形行为，对于吸潮性、电性能和化学性能也有好的影响。

用普通粉体填充聚氯乙烯已经非常普遍地在使用,如制造硬聚氯乙烯管材，填充碳酸钙量可以达到 40%，但是聚氯乙烯的抗张强度和冲击强度都要降低;如果添加平均颗粒在5 微米高性能硅材料，添加到40-45%体积份数时,可以发现材料的屈服强度甚至高于原来的断裂强度，对聚氯乙烯体系有明显的增强作用。对于冲击强度，添加高性能硅材料无缺口冲击强度在 15%重量份内基本上不降低，缺口冲击强度有所降低，对于扰曲模量，能够显著增加。超细粉体对于添加增韧性剂的聚氧乙烯体系，如 PVC/CPE、PVC/ABS 体系，则具有十分显著的补强作用。