塑料改性已经成为塑料加工不可或缺的一门技术,是获得塑料制品功能化、轻质化、环保性、经济性目标的最佳途径。近年来,以无机矿物粉体材料改性的环境友好型材料在人们的生活中不断涌现出来,汽车、家电、电气、通信日益成为塑料改性产业重点研究的领域。
1、塑料云母粉简介
云母(mica)是分布最广的造岩矿物,是层状结构硅酸铝盐的总称。云母分为三个亚类:白云母、黑云母和锂云母,白云母包括:白云母及其亚种绢云母和较少见的钠云母;黑云母包括:金云母、黑云母。
云母莫氏硬度2~3 ,比重 2.7~3.5 ,{001}解理完全,可劈成极薄的片状,富弹性,可弯曲;体积电阻率1013-15Ω•cm,击穿电压可达200kv/mm以上,热膨胀系数7×10-6K-1左右,耐高温(600℃),理化性质稳定。
海扬湿磨系列云母粉是通过精选矿石、轮碾湿磨、旋流分级、干燥脱水等工艺加工制备而成,具有片状结构完整、径厚比大、纯度高、粒径分布集中、加工流动性优异等诸多特点。
2、云母粉对改性塑料的性能贡献
1.力学性能:具有二维片状结构的云母在塑料中起平面增强作用,提高制品的弯曲模量和拉伸强度。云母增强塑料的物理性质界于用玻璃纤维及矿物填料(如滑石)增强塑料之间,与玻璃纤维增强塑料相比,云母增强材料的优点是:较高的模量和较低的翘曲度;
2.机械性能:云母在塑料中的取向均匀保证了制品异向同性,防止翘曲变形,另赋予产品优良的尺寸稳定性。云母是对PP、PA改性料收缩率影响最为明显的矿物填料,显著降低制品的成型收缩率;
3.耐热性能:云母粉具有良好的热稳定性(耐高温600℃以上),在隔热的同时抑制塑料在热分解过程中挥发物的产生,提高材料的热稳定性(热变形温度和耐高温蠕变性);
4.阻尼性能:云母粉的加入对增加制品的阻尼性能贡献很大,在片状填料的体积效应与摩擦效应共同作用下,材料的能量损耗最多,阻尼值越大;
5.光学性能:云母是具备紫外屏蔽性能(屏蔽率80%以上)和力学增强效果的天然矿物填料,在部分应用体系中(PP)的紫外屏蔽效果可以完全取代有机紫外吸收剂,大大地降低了高分子复合材料的
制作成本;
6.电学性能:云母的绝缘性能向来被人们所熟知和应用,在低压电器领域(诸如PA改性的漏保、空开、接线盒、电元器件等)、电气通信领域,云母填充是一种理想的选择。
3、云母下料架桥解析
通常情况下,挤塑机不进料原因主要有:螺杆进料端温度过高,造成物料在此处出现熔化、粘结;螺杆中后部机筒温度不够,造成熔融不好,流动性差,阻力大,使物料在前段进料慢甚至不进料;进料口上端缓冲料斗架桥,物料落不下来。
云母在高填充条件下(20%以上的填充)往往会因为本身的二维片状结构和较小的松散密度(粒径越细松散值越小),形成对进料口的架桥现象,造成螺杆无法吃料,影响生产效率。针对这一现象,结合部分客户目前成熟的操作办法,通常通过以下方法来解决这一问题:
1.侧喂料及分流喂料
1)侧喂料法:侧喂料有强制输送的性质(直落式侧喂料不利于解决下料难问题),其处于螺杆塑化段之后接大导程原件,塑料呈融化状态,螺杆半充满,有多余的容积接收填料;
2)分流加料法:即在螺杆两侧配备侧位强制喂料装置,以分担进料压力,当添加粉料比例较大时,亦可以通过主进料口分担部分粉料投入;
注塑机螺杆示意图
备注:主加料口及下游侧喂料口所对着的螺杆区段一般都采用大导程(即大的输送距离)、正向螺纹输送元件,在螺槽深度不变的情况下,大导程意味着大的螺槽容积,对主加料口对着的加料段来说,可以容纳和加入大体积的物料,对于下游侧喂料口对着的加料段来说,可以创造由上游输送来的物料的低充满度,以容纳新加入的物料。
2.预处理
加料之前先对材料进行预混,按照偶联剂(钛酸酯、铝酸酯、硅烷)0.1%0.5%的添加比例用高搅机预混,改善材料的流动性,减少架桥。
3.造粒
通过将云母造粒解决架桥问题(安徽邦尼可提供技术和生产支持)
4.设备改造
考虑到部分客户的挤塑机设备比较传统,可以建议其对挤塑机进行改造升级,以增强进料能力:
部件
设备改造
改造目的
主料箱
强制进料料箱
通过绞龙强行推进,迫使进料
进料口导程
大导程原件
大导程原件对着进料口,螺纹元件螺距大,螺槽深,螺槽容积最大,以容纳料箱加入的低表观密度的物流
侧喂料
增添侧喂料装置
分流加料,减小主料口负担
振动锤
在注料口或侧喂料处增添震动装置
通过机械震动解决物料架桥