如何看填料在聚合物中的填充效果印花烘道

如何看填料在聚合物中的填充效果？

高分子聚合物是指具有非常大分子量的化合物，其分子由一个个链节“手拉手连接”。材料领域所说的聚合物/高分子材料通常是指人工合成的橡胶、塑料、纤维这三大类材料。聚合物材料应用广泛，在工业及生活中无处不在中国塑料网vlevle.com。

为了适应不同行业的需求，我们通常需要对聚合物材料进行改造已获得不同功能的材料。通过“改造”，我们可以获得从绝热到导热，从绝缘到导电，从易燃到阻燃，从白色到各种颜色，从密实到多孔的各种聚合物材料。

而对于聚合物的功能性开发，毫不夸张的说，其实就是对功能填料/添加剂的开发。下文附聚合物中常见填料的类型及其功能。

填料/添加剂

常用材料

对聚合物性能的影响

增强纤维

碳，纤维状矿物，玻璃玻璃，Kevlar纤维，氧化铝纤维，碳化硅纤维等

增抗拉强度，增加弯曲模量；提高热变形温度；抗收缩及抗翘曲等

导电材料

铝粉，银粉，金粉，石墨，碳纳米管等

提高导电性和导热性能

偶联剂

硅烷、钛酸盐

改善聚合物与填料的界面结合力

阻燃剂

氯，溴，磷，氢氧化铝及氢氧化镁等

减少燃烧的发生及蔓延

填充剂

碳酸钙、高岭土、二氧化硅、木质素等

降成本

增塑剂

单体液滴、低分子量材料

改善熔体流动性；增加可塑性

着色剂

金属氧化物，铬酸盐，炭黑

提供色牢度；防止热和紫外线降解（例如炭黑）

发泡剂

气体、偶氮化合物，肼的衍生物

产生跑囊结构，以获得低密度材料

对于聚合物填料而言，其研究方向主要集中在其一，开发新型填料及复合材料制备手段；其二，研究不同类别、形貌及尺寸的协同效应，获取最佳配方；还有一个是如何让填料在基体这个获得最佳的分散、填充效果效果。

一切工作都做好了之后，该如何表征填料在聚合物中的填充效果呢？我想电镜是一个帮助我们快速检测填料在聚合物中填充效果的方法。

通过扫描电镜成像，可以对各类填料材料，例如玻纤进行直径分析和缺陷检查。可以对填珠材料进行粒径表征和粗略的均匀性评估。以飞纳电镜为例，抽真空时间仅需15秒，从进样到第一张SEM图像仅需30秒，可以帮助我们快速的看见填料在聚合物基体中的状态。

背散射电子（BSD）的图像显示的则是元素的成分信息成像，上图为橡胶中填料分布BSD 成像

飞纳电镜的高倍光学导航还可快速定位到缺陷位置，用于辅助分析缺陷加工缺陷还是非外来杂质，让找缺陷分析缺陷不再像大海捞针

根据飞纳电镜官网，在聚合物研究中很多时候还需要用到“冷台”来辅助研究，这是由于很多聚合物材质的熔点很低，例如，高密度聚乙烯熔点范围为132-135℃，PMMA的熔点约 130–140°C。如果不进行冷冻处理的话，，材料表面由于电子束的热效应，局部温度升高，产生了许多孔洞，无法准确评估填料的分布特性。因此需要对样品冷冻，使成型更加准确。

参考资料：

1、phenom-China.com；飞纳电镜，聚合物填料研究的十八般武艺。

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