塑料的成型加工大多是利用塑料在粘流態(tài)下的變形與流動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，隨著材料行業(yè)的不斷發(fā)展，無(wú)機(jī)填料的種類越來(lái)越多。常用的無(wú)機(jī)填料有玻璃纖維、碳酸鈣、滑石粉、云母等，但是不同的無(wú)機(jī)填料對(duì)樹脂的流動(dòng)性影響不同。
近幾年重點(diǎn)發(fā)展的空心玻璃微珠，具有質(zhì)輕、低導(dǎo)熱、較高的強(qiáng)度、良好的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，其表面經(jīng)過特殊處理具有親油憎水性能，非常容易分散于有機(jī)材料體系中。
一
填料在樹脂中的作用
填料是指被填充于其他物體中的物料，是在高分子材料中用量最大的添加劑，在整個(gè)配方中起到提升材料整體性能的作用。
主要作用：
? 降低成型制品的收縮率，提高產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性、表面光潔度、平滑性等；
? 能有效地調(diào)解樹脂粘度，提高材料的加工性能；
? 能改善材料的性能，滿足不同場(chǎng)景材料的性能需求，比如提升耐磨、提高硬度、改善導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等；
? 提高顏料的著色效果，改善產(chǎn)品外觀；
? 功能性填料，起到改善介電性能或者光穩(wěn)定性、耐化學(xué)腐蝕性等功能作用；
? 達(dá)到增容效果，減少樹脂用量，降低材料成本，提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。
二
空心玻璃微珠對(duì)樹脂流動(dòng)性的影響
空心玻璃微珠是微米級(jí)空心光滑的正球體（如圖1）。正球形的結(jié)構(gòu)在樹脂中起到“滾軸”的作用流動(dòng)性更好；
吸油值低(0.3-0.6g/ml)，與其他填料相比，相同的體積添加量下粘度更低，使得樹脂具有更好的流動(dòng)性；
各項(xiàng)同性的特點(diǎn)使其在樹脂中更容易分散均勻，粘度均一，樹脂的流動(dòng)性更好；
在熱塑性樹脂中使用粒徑在10-60μm的空心玻璃微珠，體系粘度影響弱，樹脂的物性影響小。
圖1 空心玻璃微珠（左圖顯微鏡觀察、右圖為掃描電鏡觀察）
空心玻璃微珠對(duì)聚丙烯樹脂的熔融指數(shù)和密度的影響(圖2)。從圖中可以看出，隨著空心玻璃微珠在樹脂體系中體積添加量不斷增大，材料密度不斷下降，其熔融指數(shù)也相應(yīng)下降。
圖2 不同體積空心玻璃微珠對(duì)聚丙烯樹脂中的熔融指數(shù)和密度的影響（所用微珠為圣萊特HS46產(chǎn)品）
本實(shí)驗(yàn)是在沒有添加促進(jìn)樹脂流動(dòng)性的助劑的條件下進(jìn)行的，通過本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立的趨勢(shì)曲線，可以看出空心玻璃微珠的添加量對(duì)材料密度和熔融指數(shù)的影響關(guān)系，可以作為空心玻璃微珠對(duì)樹脂流動(dòng)性影響的參考。
三
不同填料對(duì)熱塑性樹脂流動(dòng)性的影響
塑料的成型加工大多是利用塑料在粘流態(tài)下的變形與流動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。塑料的流動(dòng)性是衡量塑料成型加工難易的一項(xiàng)指標(biāo)。流動(dòng)性好，塑料熔體容易充模，能獲得大型薄壁和復(fù)雜的塑件，流動(dòng)性差，塑料在加工成型過程中操作難度較大。一般來(lái)講，無(wú)機(jī)填料的加入都會(huì)降低塑料的流動(dòng)性，而帶來(lái)其他物性指標(biāo)的提升，所以在加入填料來(lái)提升材料的性能時(shí)，須要考慮添加量對(duì)加工性能的影響，使塑料能滿足加工要求。
隨著材料行業(yè)的不斷發(fā)展，無(wú)機(jī)填料的種類越來(lái)越多。常用的無(wú)機(jī)填料有玻璃纖維、碳酸鈣、滑石粉、云母等，但是不同的無(wú)機(jī)填料對(duì)樹脂的流動(dòng)性影響不同，下面是根據(jù)不同填料的特點(diǎn)進(jìn)行分析：
? 形狀
從顯微鏡下可以觀察到不同的填料其形狀不同?？梢院苤庇^的判別出其流動(dòng)性的差異，圓球狀的流動(dòng)性最好，棒狀的次之，片狀和不規(guī)則形狀的最差。因?yàn)榍蛐尾牧暇哂懈飨蛲?，分散在樹脂中時(shí)，施加外力時(shí)其運(yùn)動(dòng)能力不受限，相比于其他形狀的填料具有更好的流動(dòng)性。
圖3 不同無(wú)機(jī)填料的形狀
? 吸油值
吸油值是衡量填料對(duì)樹脂粘度影響的一個(gè)重要指標(biāo)，相同的添加量吸油值越大，體系的粘度越大，而粘度的大小與樹脂的流動(dòng)性密切相關(guān)，粘度越大其流動(dòng)性越差。從下表中的數(shù)據(jù)可以看出，在相同的添加體積下，空心玻璃微珠的吸油值最低，即添加到樹脂中對(duì)體系粘度影響小，流動(dòng)性相對(duì)較好。
圖4 不同填料的吸油值對(duì)比
? 分散性
填料在樹脂中分散的越均勻其流動(dòng)性越好，因?yàn)榉稚⒉痪鶗r(shí)導(dǎo)致部分體系粘度增大，使得流動(dòng)性變差。在相同的工藝下，其形狀的不同達(dá)到相同分散效果所用的時(shí)間也不同，比如圓球狀的因?yàn)槠涓飨蛲?，在受到外力時(shí)更容易分散，而棒狀或者片狀需更長(zhǎng)的時(shí)間分散，不規(guī)則形狀的因?yàn)槲椭蹈?、自團(tuán)聚等更難分散。
? 顆粒的大小
填料的顆粒大小對(duì)流動(dòng)性的影響與吸油值有一定關(guān)系，顆粒越小其吸油值越高，比如平均粒徑低于5μm時(shí)具有高比表面積和吸油值，在相同的加入體積量時(shí)體系粘度變大，使得流動(dòng)性下降。所以顆粒直徑越大，表面越光滑，其對(duì)流動(dòng)性的影響越小，但顆粒越大對(duì)材料的物性影響越大，一般在60μm以下比較適宜。
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