特种塑料与通用工程塑料相比性能更优异、独特,具有高强度、高缓冲性等特殊性能,但有些特种塑料其耐蠕变性能差、导热性差,使其应用范围受到限制。因此,国内外研究人员对性能欠佳的特种塑料进行了大量的改性研究,以扩大其在海洋、宇宙及原子能工业等尖端技术领域的应用。在众多的改性方法中,填充改性法因工艺简单、效果良好而得以普遍采用。
有学者采用冷压成型和烧结固化相结合的方法,制备了BaSO4/PTFE复合材料,对不同用量和粒径的硫酸钡填充聚四氟乙烯复合材料性能的影响进行了研究。结果表明BaSO4填料用量和粒径大小对复合材料的性能影响很大。当BaSO4填料粒径为44μm、质量分数为40%时,复合材料的抗磨损性能最佳,比未改性的PTFE提高了2个数量级。复合材料磨损表面的SEM分析表明,随BaSO4用量的增加,复合材料的磨损机理由粘着磨损占主导逐渐转变为磨粒磨损占主导并伴随疲劳磨损。
陈向荣等研究了干摩擦条件下BaSO4用量、栽荷、对磨时间对聚四氟乙烯复合材料摩擦磨损性能的影响。实验发现,抗磨损能力有一个最佳含量;随着栽荷的增加,材料的摩擦系数、磨损量和痕宽度也随之增大;磨损量随着时磨时间的延长而波动变小并趋于稳定。BaSO4的加入使PTFE/BaSO4的摩擦系数增大,但大幅度提高了材料的耐磨性。当BaSO4含量为23%时,材料的耐磨性最好。
从以上硫酸钡对塑料的填充改性研究状况来看,未来BaSO4填充改性塑料的发展趋势主要集中在以下几个方面:
1)绿色化:在提倡保护环境、走循环经济和可持续发展道路的今天,环境友好型填料的研制和使用尤为重要。
2)纳米化:纳米级的硫酸钡具有与普通硫酸钡没有的特殊性能,如优越的光学性能;良好的分散性能,能增加产品尺寸的稳定性,改善制品的导热性等,可提高制品的附加值,具有广阔的市场前景。
3)功能化方向:科技的发展对材料性能提出更高的要求,也促进了填充料向多功能化方向发展,未来将会研制出性能更高的耐磨、耐老化、耐热等复合材料。
硫酸钡独特优异的性能,使其应用十分广泛,在塑料行业中已取得较显著的成绩,成为塑料行业不可缺少的重要功能性材料之一。我国BaSO4资源丰富,需加快产品升级换代,提高档次,有效地推动其在塑料工业中的健康发展。要进一步发展以BaSO4为填充料的塑料新产品,并充分发挥其在各种塑料中的性能优势,如耐磨、耐老化等性能,达到降低复合材料成本,又可以提高复合材料综合性能的目的,开拓我国BaSO4应用新领域。研究BaSO4粉体对聚合物的改性,前景广阔,具有极高的经济价值。
