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硫酸钡和碳酸钙填充对ABS韧性的影响

2024-01-23
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通过物理改性,将刚性的无机材料填充到ABS材料中,以此来提高材料的刚性、尺寸稳定性和耐热性,是ABS的一大改性应用。然而无机填料加入到ABS中不仅会引入大量的应力集中点,同时会破坏ABS的橡胶-SAN海岛结构,从而导致材料的力学性能恶化,特别是冲击韧性会大幅度下降。

图1.无机填料填充ABS的电镜图


对于上述的无机材料应用在ABS上,冲击强度降低幅度较小的常用主要有硫酸钡和碳酸钙,每种材料在ABS上有不同的特点和应用效果,在添加使用时根据ABS的不同应用场景选择相对应的粉体。


01、碳酸钙和硫酸钡的具体分类


不同类型的碳酸钙可以根据粒径、生产方式和表面改性等方面进行区分,例如颗粒较大的碳酸钙可用作增加聚丙烯产品的硬度、刚性;而颗粒较小的碳酸钙则更适用于ABS类塑料的分散性和增韧增刚。


用于工业上的硫酸钡主要有两种,一种是重晶石粉即天然硫酸钡,纯度较低,含有少量的碳酸钙和碳酸钡杂质,主要用于涂料颜料等领域;另外一种为沉淀硫酸钡,由化学方法加工而成,纯度极高,一般可达到98%以上,主要用于制备高光塑料产品。


02、不同粉体填充对ABS冲击强度的影响差异


针对无机材料的应用特点,将重质碳酸钙、活性碳酸钙、微细活性碳酸钙、轻质碳酸钙、纳米碳酸钙、天然硫酸钡和沉淀硫酸按20%的比例填充到ABS中,考察其对ABS冲击强度的影响,具体如下图:


从上图可以看出,沉淀钡对ABS的韧性影响最小,其次是纳米钙,而重钙降低ABS的韧性幅度最大,因此对ABS冲击要求较高的产品,可选择用沉淀硫酸钡或者纳米碳酸钙。


03、不同粉体填充对ABS光泽度的影响差异

ABS注塑电子产品外壳作为外观比较重要的产品,不仅对冲击强度有一定的要求,同时对表面光洁度、光泽度都有较高的要求,如家电外壳。针对此现象,考察不同粉体填充对ABS光泽度的影响差异,具体如下:


从上图可看出,沉淀钡作为填充料,ABS具有良好的光泽度,其次是纳米钙,而重钙会较大幅度降低ABS的光泽,因此对一些高光的产品,可选择用沉淀硫酸钡或者纳米碳酸钙这两款填料。


综上,沉淀硫酸钡和纳米碳酸钙对ABS的冲击强度和光泽度影响最小,可以作为优先选择的填料进行改性,不仅可以降本,还能保持良好的性能。


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