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填料泛指被填充于其他物體中的物料。在化學工程中,填料指裝于填充塔內(nèi)的惰性固體物料,例如鮑爾環(huán)和拉西環(huán)等,其作用是增大氣-液的接觸面,使其相互強烈混合。在化工產(chǎn)品中,填料又稱填充劑,是指用以改善加工性能、制品力學性能并(或)降低成本的固體物料。
填料分類的依據(jù)是它們的礦物起源和化學組成(礦物、玻璃、炭黑、有機物、金屬),礦物填料根據(jù)地質(zhì)分類進一步細分。
根據(jù)顆粒尺寸分類將大有益處,因為顆粒的尺寸影響材料的性能。但是,僅僅將顆粒尺寸作為選擇填料的標準還遠遠不夠。因為不同的應用有不同的要求。為了使分類有助于填料的應用,分類方法必須包含填料的那些對最終材料有影響的重要性質(zhì)。例如:顆粒尺寸和分布、長徑比、表面的化學組成、填料顆粒的機械性質(zhì)、電和熱導率、相互作用的定量描述、混合物的組成、光學性質(zhì)等。
填充材料的測試方法
物理方法:原子力顯微術(shù)、自燃實驗、結(jié)合橡膠、錐形量熱法、接觸角的測定、分散實驗、滴落實驗、動態(tài)力學分析、電常數(shù)測定、電子顯微鏡法、火焰?zhèn)鞑嶒?、熱燈絲實驗、圖像分析極限氧指數(shù)、磁性能、光學顯微術(shù)、輻射板實驗、燃燒速率、掃描聲學顯微鏡術(shù)、煙霧室、聲學方法、比表面積熱分析等。
化學分析和儀器分析:電子自旋共振、化學分析用電子能譜法、反相氣相色譜、氣象色譜法、凝膠含量、核磁共振譜、紫外和可見光譜分析、X射線分析等。
使用填料的危害
當今使用的大部分填料都是無害材料,但是仍有一些危害,要求采用一些特殊的處理和加工方法以降低潛在的危害。下表概括了填料的性質(zhì)。
對填料的期望
1、 成本降低 成本降低取決于聚合物和填料的相對成本。
2、材料密度 填料可以增加或降低產(chǎn)品的密度。
3、光學性質(zhì) 聚合物填料復合物的光學性質(zhì)取決于填料以及包括聚合物在內(nèi)的材料主要成分的物理特性。
4、顏色 填料可以改變產(chǎn)品的顏色,會給配色造成麻煩。
5、表面性質(zhì) 填料可以使有粘性的表面分開,降低材料的摩擦系數(shù)。
6、產(chǎn)品形狀 填料降低聚合物泡沫的收縮。
7、熱性質(zhì) 填料有可能降低熱導率。
8、電性質(zhì) 體積電阻率、靜電消散和其他的電性質(zhì)都受填料種類的影響。
9、磁性質(zhì) 鐵氧體可產(chǎn)生鐵磁性,用于制造塑料磁體。
10、化學反應性 許多填料可以影響由于它們的存在所發(fā)生的化學反應,反應速度可以是增加或降低。
11、流變性 許多工業(yè)產(chǎn)品的流變性質(zhì)依賴于所填充的填料。
12、材料耐久性 填料可以屏蔽輻射,可以和降解產(chǎn)物分子發(fā)生反應,由此賦予材料耐久性。
13、環(huán)境影響 填料可以抑制火焰、提高自燃溫度、減少煙塵、增強成焦作用、降低熱傳導率、防止滴淌等,從而延緩火災。
14、其他添加劑的性能 添加填料是改善其他添加劑性能的手段。