En tant que modificateurs de plastique, les poudres minérales inorganiques possèdent une série de propriétés physiques et chimiques uniques. surface spécifique, une bonne stabilité thermique et une bonne résistance mécanique. Ces dernières années, les poudres minérales inorganiques ont apporté des contributions significatives. Elles améliorent les performances des plastiques et ont favorisé le développement de l'industrie des plastiques.
1. Types de poudres minérales inorganiques
(1) Carbonate de calcium
Le carbonate de calcium est le matériau de remplissage inorganique le plus ancien et le plus largement utilisé dans les plastiques. Il présente une excellente blancheur, des propriétés chimiques stables et une faible absorption d'huile. L'ajout de carbonate de calcium permet d'améliorer la dureté, la stabilité dimensionnelle et la transformabilité des plastiques. Cela réduit également considérablement les coûts de production.
En prenant comme exemples le polyéthylène (PE) et le polypropylène (PP), l'ajout de carbonate de calcium améliore la résistance à la traction et le module de flexion de ces deux plastiques, et augmente leur température de déformation à chaud. Il convient de noter que le carbonate de calcium ultrafin peut également être utilisé pour fabriquer des plastiques hautes performances. Il confère aux matériaux de meilleures propriétés mécaniques et optiques.
(2) Talc
Le talc possède non seulement un excellent pouvoir lubrifiant, mais présente également une bonne résistance à la chaleur et une bonne isolation électrique. En raison de la structure feuilletée et du rapport diamètre/épaisseur élevé du talc, la rigidité et la dureté du matériau peuvent être considérablement améliorées. De plus, le talc possède des propriétés telles que la résistance à la chaleur, la stabilité thermique, le pouvoir lubrifiant et la dispersibilité. Cela le rend applicable dans un large éventail de domaines, ce qui en fait un matériau indispensable dans diverses industries.
(3) Kaolin
Le kaolin est très apprécié pour son excellente blancheur, ses propriétés chimiques stables et sa bonne isolation électrique. Sa structure feuilletée unique offre d'excellents effets de remplissage et de renforcement. Dans le domaine des plastiques, la valeur d'application du kaolin réside principalement dans ses fonctions de remplissage et de renforcement. En raison de ses propriétés chimiques stables et de son excellente dispersibilité, le kaolin a été largement utilisé dans divers plastiques. Par exemple, il existe le chlorure de polyvinyle (PVC) et le polyéthylène (PE). L'ajout de kaolin peut améliorer considérablement la résistance mécanique, la résistance à l'usure et la stabilité thermique des plastiques. En même temps, il peut également contribuer à réduire les coûts de production. Dans certains plastiques hautes performances, le kaolin est même utilisé comme additif ignifuge et antistatique.
(4) Poudre de mica
Le mica possède non seulement une excellente isolation électrique, une excellente résistance à la chaleur et à la corrosion, mais il possède également une excellente transmission de la lumière. Il dépasse celui des autres poudres inorganiques, ainsi que la capacité de bloquer les rayons infrarouges. Par conséquent, il a été largement utilisé dans les films de serre. En tant que charge minérale inorganique importante, la poudre de mica a joué un rôle important dans divers domaines, tels que les plastiques, en raison de ses excellentes propriétés physiques et chimiques.
(5) Wollastonite
Dans la nature, la wollastonite se présente principalement sous forme d'agrégats fibreux, radiaux, plumeux ou en blocs, les formes les plus courantes étant des structures fibreuses ou en forme d'aiguilles. Dans l'industrie des plastiques, ses fines particules sont mélangées uniformément et ajoutées à la matrice plastique pour améliorer efficacement les propriétés mécaniques du plastique, renforçant ainsi sa résistance mécanique et sa stabilité thermique. Dans le même temps, la wollastonite contribue également à améliorer la résistance à l'usure du matériau. En tant que charge blanche, elle confère au produit un meilleur effet visuel et une apparence plus esthétique.
(6) Poudre nano-minérale
Avec les progrès continus de la nanotechnologie, les poudres minérales inorganiques à l'échelle nanométrique ont montré un grand potentiel dans la modification des plastiques. Les poudres minérales nanométriques ont une grande surface spécifique, une énergie de surface et d'autres propriétés, et offrent des avantages uniques dans le domaine de la modification des plastiques. Par exemple, le carbonate de calcium nanométrique peut être utilisé comme charge dans les produits en caoutchouc et en plastique pour améliorer la résistance à la chaleur, la résistance à l'usure, la stabilité dimensionnelle, la rigidité et la transformabilité, tout en réduisant efficacement les coûts.
2. Fonctions et mécanismes des poudres minérales inorganiques dans les plastiques
(1) Propriétés mécaniques améliorées des plastiques
Lorsque des charges inorganiques sont mélangées à la matrice plastique, une structure composite multiphasée se forme. Les poudres minérales sont réparties dans la matrice plastique sous forme de phases dispersées. Leur dureté et leur module sont bien supérieurs à ceux des plastiques. Lorsqu'elles sont soumises à des contraintes, ces poudres peuvent partager et disperser la contrainte, améliorant ainsi la résistance mécanique du matériau. En raison de leur dureté élevée, les poudres minérales inorganiques agissent comme un squelette dans les plastiques, empêchant l'apparition et l'expansion de fissures, ce qui réduit le risque de déformation et de rupture.
Par exemple, après avoir mélangé de la poudre de talc au polypropylène (PP), le module de flexion et la résistance à la traction augmentent et la ténacité est améliorée. La modification des poudres minérales inorganiques peut améliorer considérablement la résistance mécanique, la dureté et la rigidité des plastiques, optimiser leurs propriétés mécaniques globales et rendre les matériaux composites chargés largement applicables dans de nombreux domaines.
(2) Propriétés thermiques améliorées
La poudre de wollastonite présente une conductivité thermique élevée et de bonnes propriétés isolantes, ce qui peut améliorer la conductivité thermique et la stabilité chimique des plastiques. La poudre de mica, en raison de sa structure en couches et de sa résistance à la chaleur, est largement utilisée pour améliorer la conductivité thermique, les propriétés mécaniques et la résistance aux intempéries des plastiques.
L'alumine présente également une bonne conductivité thermique et une bonne stabilité chimique. Elle est souvent utilisée pour améliorer la conductivité thermique et la résistance à la chaleur des plastiques. Le nitrure de bore présente une conductivité thermique élevée et d'excellentes propriétés d'isolation électrique, ce qui peut améliorer considérablement les performances des plastiques. Cependant, en raison de sa rareté et de son coût élevé, il est principalement utilisé dans les applications haut de gamme.
(3) Propriétés électriques améliorées
Dans le domaine des appareils électroniques et des équipements de communication, les propriétés d'isolation électrique des plastiques sont soumises à des exigences strictes. Certaines poudres minérales spécifiques, telles que le kaolin et le mica, présentent d'excellentes propriétés d'isolation électrique. L'incorporation de ces poudres dans les plastiques peut améliorer considérablement les propriétés d'isolation des matériaux, ce qui les rend idéaux pour la fabrication de composants d'isolation électrique. De plus, l'introduction de poudres minérales ayant une bonne conductivité électrique (comme le noir de carbone et les nanotubes de carbone) permet de développer des plastiques conducteurs. Ces matériaux ont une large gamme d'applications dans les domaines de l'antistatique et du blindage électromagnétique.
(4) Réduire les coûts des matériaux
Le coût des poudres minérales est bien inférieur à celui des résines polymères. Par conséquent, en incorporant des poudres minérales inorganiques dans des matières plastiques, le coût de production des produits en plastique peut être efficacement réduit. Par exemple, l'ajout de carbonate de calcium aux plastiques courants tels que le PVC et le PE réduit non seulement les coûts des matériaux, mais améliore également leurs propriétés mécaniques et leurs caractéristiques de traitement. Dans la production industrielle à grande échelle, la sélection du type et de la quantité appropriés de charges peut réduire dans une certaine mesure les coûts de production, tout en maintenant ou même en améliorant les performances des plastiques, renforçant ainsi la compétitivité des produits sur le marché.
3. Scénarios d'application spécifiques des poudres minérales inorganiques dans les plastiques
(1) Industrie automobile
Les matières plastiques légères sont largement utilisées dans l'industrie automobile pour contribuer à la conservation de l'énergie et à la réduction des émissions. L'ajout de poudres minérales inorganiques aux plastiques peut améliorer considérablement leurs propriétés mécaniques et créer des produits en plastique légers, ce qui est particulièrement important dans les secteurs de l'automobile et de l'aérospatiale.
Par exemple, l'ajout de talc ou de carbonate de calcium au PP peut améliorer la résistance à la traction et la rigidité du matériau tout en réduisant son poids. L'incorporation de ces poudres minérales peut également améliorer la résistance à la chaleur et la stabilité dimensionnelle, répondant ainsi aux exigences d'application des pièces automobiles dans des environnements à haute température. Cela améliore la résistance au fluage à haute température, réduit le retrait et se traduit par une meilleure qualité de surface, une apparence plus attrayante et un toucher plus adapté.
(2) Matériaux de construction
Les poudres minérales inorganiques jouent un rôle de plus en plus important dans le domaine des matériaux de construction. En effet, elles possèdent des propriétés physiques et chimiques uniques. Dans la production de tuyaux et de plaques en PVC, les matériaux composites fabriqués en introduisant du kaolin peuvent améliorer la résistance à la traction et le module de flexion des matériaux, tout en améliorant la résistance aux chocs et à la corrosion chimique. Pour les routes et les infrastructures, la poudre de calcaire et d'autres poudres minérales sont souvent utilisées comme charges dans les mélanges d'asphalte pour améliorer la résistance et la durabilité de la surface de la route. Grâce à ces modifications et optimisations, les poudres minérales inorganiques peuvent non seulement améliorer les performances des matériaux de construction, mais également favoriser le développement de bâtiments écologiques, soutenant ainsi les objectifs de développement durable du secteur de la construction.
(3) Électronique et électricité
Les matières plastiques jouent un rôle crucial dans les industries de l'électronique et de l'électricité, où elles doivent avoir une excellente isolation électrique et une excellente conductivité thermique. L'isolation électrique est une caractéristique clé des matières plastiques, mais elle peut avoir besoin d'être améliorée pour les applications à forte demande. Le kaolin et la poudre de mica sont des poudres minérales inorganiques couramment utilisées. Lorsqu'elles sont combinées à des résines plastiques, elles peuvent augmenter la résistivité et éviter les pannes électriques. La poudre de mica, avec sa résistance élevée à la chaleur, est idéale pour les emballages électroniques à haute température. L'alumine et le nitrure de bore sont des poudres thermoconductrices qui, lorsqu'elles sont mélangées à des résines plastiques, améliorent la conductivité thermique. Elles sont largement utilisées dans les emballages électroniques, les dispositifs de dissipation thermique, les moteurs automobiles et d'autres applications.
(4) Poudres minérales inorganiques pour biens de consommation courante
Les poudres minérales inorganiques jouent un rôle important dans l'amélioration des propriétés des produits en plastique, améliorant leur adaptabilité. Le talc et la poudre de mica sont deux poudres minérales inorganiques couramment utilisées. Dans la production de coques d'appareils électroménagers, le talc améliore la ténacité et empêche les fissures. La poudre de mica améliore la résistance à la chaleur et maintient des performances stables. Le kaolin et le carbonate de calcium sont essentiels dans la fabrication de jouets pour enfants. Ils améliorent la résistance mécanique, réduisent le coefficient de frottement, minimisent l'usure, améliorent les performances de traitement, augmentent la dureté et garantissent la sécurité et la durabilité.
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