空心玻璃微珠对树脂流动性的影响研究

一、填料在树脂中的作用

填料是指被填充于其他物体中的物料，是在高分子材料中用量最大的添加剂，在整个配方中起到提升材料整体性能的作用。主要作用： Ø降低成型制品的收缩率，提高产品的尺寸稳定性、表面光洁度、平滑性等； Ø能有效地调解树脂粘度，提高材料的加工性能； Ø能改善材料的性能，满足不同场景材料的性能需求，比如提升耐磨、提高硬度、改善导电性、导热性等； Ø提高颜料的着色效果，改善产品外观； Ø功能性填料，起到改善介电性能或者光稳定性、耐化学腐蚀性等功能作用； Ø达到增容效果，减少树脂用量，降低材料成本，提升产品竞争力。

二、不同填料对热塑性树脂流动性的影响

塑料的成型加工大多是利用塑料在粘流态下的变形与流动实现的。塑料的流动性是衡量塑料成型加工难易的一项指标。流动性好，塑料熔体容易充模，能获得大型薄壁和复杂的塑件，流动性差，塑料在加工成型过程中操作难度较大。一般来讲，无机填料的加入都会降低塑料的流动性，而带来其他物性指标的提升，所以在加入填料来提升材料的性能时，须要考虑添加量对加工性能的影响，使塑料能满足加工要求。 随着材料行业的不断发展，无机填料的种类越来越多。常用的无机填料有玻璃纤维、碳酸钙、滑石粉、云母等，但是不同的无机填料对树脂的流动性影响不同，下面是根据不同填料的特点进行分析：

Ø形状

从显微镜下可以观察到不同的填料其形状不同。可以很直观的判别出其流动性的差异，圆球状的流动性最好，棒状的次之，片状和不规则形状的最差。因为球形材料具有各向同性，分散在树脂中时，施加外力时其运动能力不受限，相比于其他形状的填料具有更好的流动性。

图1不同无机填料的形状

Ø吸油值

吸油值是衡量填料对树脂粘度影响的一个重要指标，相同的添加量吸油值越大，体系的粘度越大，而粘度的大小与树脂的流动性密切相关，粘度越大其流动性越差。从下表中的数据可以看出，在相同的添加体积下，空心玻璃微珠的吸油值最低，即添加到树脂中对体系粘度影响小，流动性相对较好。

表1不同填料的吸油值对比

Ø分散性

填料在树脂中分散的越均匀其流动性越好，因为分散不均时导致部分体系粘度增大，使得流动性变差。在相同的工艺下，其形状的不同达到相同分散效果所用的时间也不同，比如圆球状的因为其各向同性，在受到外力时更容易分散，而棒状或者片状需更长的时间分散，不规则形状的因为吸油值高、自团聚等更难分散。

Ø颗粒的大小

填料的颗粒大小对流动性的影响与吸油值有一定关系，颗粒越小其吸油值越高，比如平均粒径低于5μm时具有高比表面积和吸油值，在相同的加入体积量时体系粘度变大，使得流动性下降。所以颗粒直径越大，表面越光滑，其对流动性的影响越小，但颗粒越大对材料的物性影响越大，一般在60μm以下比较适宜。

三、空心玻璃微珠对树脂的流动性影响

空心玻璃微珠是微米级空心光滑的正球体（如图2）。正球形的结构在树脂中起到“滚轴”的作用流动性更好；

吸油值低(0.3-0.6g/ml)，与其他填料相比,相同的体积添加量下粘度更低，使得树脂具有更好的流动性；

各项同性的特点使其在树脂中更容易分散均匀，粘度均一，树脂的流动性更好；

在热塑性树脂中使用粒径在10-60μm的空心玻璃微珠，体系粘度影响弱，树脂的物性影响小。

图2圣莱特空心玻璃微珠

（左图显微镜观察、右图为扫描电镜观察）空心玻璃微珠对聚丙烯树脂的熔融指数和密度的影响(图3)。从图3可以看出，随着空心玻璃微珠在树脂体系中体积添加量不断增大，材料密度不断下降，其熔融指数也相应下降。

图3不同体积空心玻璃微珠对聚丙烯树脂中的熔融指数和密度的影响

（所用微珠为圣莱特HS46产品）

本实验是在没有添加促进树脂流动性的助剂的条件下进行的，通过本实验数据建立的趋势曲线，可以看出空心玻璃微珠的添加量对材料密度和熔融指数的影响关系，可以作为空心玻璃微珠对树脂流动性影响的参考。

审核编辑：郭婷