填充剂及其在塑料中的应用第一章：填充剂的基本概念1. 填充剂定义n 填充剂又称填料”，是一大类添加到塑料中能增加体积、降低制品成本及价格的物质。

n 填充剂不但降低了塑料制品的生产成本，提高了树脂的利用率，同时也扩大了树脂的应用范围，而且一些填料的应用可赋予或提高制品某些特定的性能，如尺寸稳定性、阻燃性、电气绝缘性、防粘性、不透明性和刚性。

有些填料还能对提高拉伸强度和冲击强度有帮助。

2. 填充剂的基本要求1. 本身化学性质稳定，相对纯度高，杂质含量低。

2. 颜色尽量为白色或浅色，不含铁等易加热变黄的杂质。

3. 不对塑料制品的理化性能指标产生严重损害。

4. 容易分散和混合，粒度适当。

5. 吸油值相对较低，对加工性无大影响。

6. 有合适的晶型结构。

7. 有较低的莫氏硬度。

8. 与树脂相比有相对便宜的价格。

3. 填充剂的分类1. 根据其来源通常分为矿物性、植物性填料和工业性填充剂。

后者可分为合成型和废渣型。

2. 根据其形状分为粉末状、球状、片状、柱状、针状及纤维状填充剂。

3. 根据其效能分为增量型、补强型及功能型填充剂。

4. 根据其化学组成分为无机填充剂和有机填充剂。

4. 填充剂的特性1. 粒径及粒径分布。

2. 晶型结构。

3. 吸油性。

4. 分散性。

5. 粘度特性。

6. 刚性与硬度。

7. 电气性能。

第二章：常见填充剂的分类介绍一，碳酸钙。

（CaCO3）碳酸钙的种类很多，如石灰石，大理石，珍珠，珊瑚，冰洲石等。

工业用碳酸钙接来源分重质和轻质两种。

碳酸钙是最有代表性的塑料用的白色填充剂，因其无味、无※，白度可达到96％，可自由着色且价格低廉，故在许多塑料中得到广泛应用。

1，重质碳酸钙重质碳酸钙为石灰石等经机械粉碎筛选所得产品。

按其粉碎方法又分为干式重质碳酸钙（商品名双飞粉）和湿式重质碳酸钙。

因其是机械粉碎，其形状无规则，粒子大小也不一，大体粒径为2～75 μm，相对密度2.7～2.9。

近来，由于粉碎(如气流粉碎)和分级技术的进步，可以制得更微细的产品，甚至制得0.1μm 超细重质碳酸钙。

2，轻质碳酸钙轻质碳酸钙，通常是指用化学方法生产的沉降碳酸钙，粒子形状多为纺锤形或针形\柱形、粒子较细约为40μm左右，相对密度2.7～2.9。

，以沉降碳酸钙为主加人少量硬脂酸（约3％）处理过的填料称胶质碳酸钙(活性碳酸钙）。

其相对密度为1.99～2.01，润滑性良好，容易加工。

特别细的超细碳酸钙可达到纳米级。

3，超细碳酸钙最新出现的采用“双喷”工艺（喷雾碳化和喷雾干燥）生产的超细碳酸钙的平均粒径为3～7 μm，特别细的超细碳酸钙可达到纳米级。

经活化处理后。

对塑料具有更大的抗冲改性作用。

碳酸钙按粒度分级规定为：200目/74μm；400目/38 μm；800目/18μm；1250目/10μm；粒径为 10～15 μm时，称之为微粒碳酸钙；5～10μm时，称之微细碳酸钙；粒径～ 1-5μm时，称之为超细碳酸钙。

二．陶土（Al2O3·SiO2·nH2O）陶土即粘土，为粘土矿物的总称，又称高岭土。

是以含水硅酸铝为主要成分的硅酸盐之一。

陶土高岭土呈层状结构即二氧化硅层间夹以氢氧化铝、氢氧化镁等。

其粒子结晶呈薄六角板状体。

而多水高岭土结晶呈中空管状和针状等。

作为塑料应用的陶土，最好呈六角板状。

就目前看，国内以苏州地区所产的苏州粘土质量最优，其粒径在1～10 μm之间，颜色为白～淡黄色。

相对密度约2．6。

三，硫酸钡。

BaSO4硫酸钡的天然矿物为重晶石，做机械粉碎过筛得重晶石颗粒较大（平均粒径15 μm，多在2～25 μm之间）纯度最高达95％，一般杂质较多。

而沉降硫酸钡系由重晶石粉与炭加热还原生成硫化钡，再与芒硝作用而生成。

沉降硫酸钡为无定形白色粉末，粒径0．2～5 μm，纯度＞98％，相对密度4.4～4.5，其在塑料中应用，可提高耐腐蚀性，提高塑料密度，其对X光的不透性被用于医疗器具（防X射线隔板），因其密度很大而用于音箱的壳体制造。

四，硫酸钙和亚硫酸钙CaSO4和CaSO3硫酸钙又名石膏，有天然产石膏和化学沉降硫酸钙。

硫酸钙为白色晶体。

无味无※，经粉碎的天然石膏相对密度为2.36，平均粒径4 μm；天然无水石膏相对密度为2.95。

平均粒径2 μm；沉淀无水硫酸钙相对密度2．95，平均粒径1μm。

在塑料中应用主要是无结晶水硫酸钙。

近年出现的纤维硫酸钙，相对密度2.3，呈棒状或短晶须状，白度高，无※无味，有利于塑料的增强，可广泛用于填充与食品接触的塑料制品中。

硫酸钙可提高制品尺寸稳定性，降低成本。

五，滑石粉3MgO·4SiO2。

·H2O滑石粉为白色或淡黄色镁硅酸盐片状结晶，化学性质不活泼，有滑腻感。

相对密度2.7～2.8。

可提高刚性，改善尺寸稳定性，在树脂中若添加滑石粉，能增加塑模的周转次数。

含滑石粉的聚丙烯有抗蠕变性，在77 ℃以下仍能保持90 ％的硬度。

鳞状滑石粉有提高击穿电压的效果。

滑石粉多用于耐酸、耐碱、耐热及绝缘制品中。

但应注意多量应用滑石粉后，对产品的焊接性有害。

超细目滑石粉母料在塑料中的应用现代，粉体技术是最引人注目的技术之一，在很多行业和领域都要涉及到粉体，可以说粉体技术是支撑高新技术的基础技术之一。

所谓粉体技术包括两个方面，一是粉体粒子的设计和制造技术，二是粉体的处理技术，即如何能够将粉体添加到其他的物质中，发挥它独特作用。

本公司科研所除对粉体粒子设计和制造做了一些工作外，对粉体活化处理和制造超细粉体母料也进行了大量的工作，并取得了一些进展。

制造超细粉体母料是粉体向其他物质里添加必须具备的工序，否则是添加不进去的。

超细目滑石粉母料添加到塑料里，可显著提高塑料制品的刚性和耐蠕变性、硬度和耐表面划伤性、耐热性和热变形温度，相当细度的滑石粉亦能提高塑料制品的冲击强度。

并且添加后还具有润滑作用，能起流动促进作用，提高塑料的加工工艺性。

一、在聚丙烯树脂中的应用：滑石粉常用于填充聚丙烯。

滑石粉具有薄片构型的片状结构特征。

因此粒度较细的滑石粉可用作聚丙烯的补强填充剂。

在聚丙烯的改性体系中，加入超细滑石粉母料不但能够显著的提高聚丙烯制品的刚性、表面硬度、耐热蠕变性、电绝缘性、尺寸稳定性，还可以提高聚丙烯的冲击强度。

在聚丙烯中添加少量的滑石粉还能起到成核剂的作用，提高聚丙烯的结晶性，从而使聚丙烯各项机械性能提高，又由于提高结晶性，细化晶粒，亦能提高聚丙烯的透明性。

填充20%和40%超细目滑石粉的聚丙烯复合材料，不论是在室温和高温下，都能够显著提高聚丙烯的刚性和高温下的耐蠕变性能。

例如：添加40%的超细目滑石粉母料的聚丙烯抗弯曲模量可从16100kg/cm2提高到42000kg/cm2，热变形温度从62℃（1.82Mpa力）提高到88℃或从121℃(0.45Mpa力)提高到147℃。

用于电气元件，介电常数由1.9提高到2.4，耐电弧由马上熔融延长到140秒。

因此，在汽车工业中，聚丙烯添加滑石粉母粒的复合材料被用于风扇罩、加热器罩、导管、蓄电池防热板、流体泵件等；在飞机工业中，用于冰箱门衬垫、加热器及真空泵罩、洗涤机搅拌器；在电气工业中，用于注塑成型各种仪表壳体和电气元件等。

二、在聚乙烯树脂中的应用：滑石是天然硅酸镁，有四种粒型：纤维状、层状、针状和标准型（冻石型）。

但只有层状在工业上得到应用。

滑石的层状夹心状结构，每一层都有一定的抗水性和高度的化学惰性，因此有良好的耐化学腐蚀性和滑动性。

用它填充聚乙烯可作为工程塑料，有良好的耐化学腐蚀性和流动性。

用它填充聚乙烯可作为工程塑料，可与ABS、尼龙、聚碳酸脂竞争。

用它填充聚乙烯能够提高以下性能：提高韧度、挠曲模量和扭曲模量；提高挠曲强度；降低在常温和高温下下蠕变倾向；提高热变温度及尺寸稳定性；改善变形和翘曲，同时亦有较低的热膨胀系数；改进导热性；提高模塑件的表面硬度及光洁度；提高聚乙烯的机械强度。

例如：用超细滑石粉（1250目、2500目）母料填充注塑级高密度聚乙烯复合材料，除上述性能有明显改善外，该种复合材料的拉伸强度增加，添加10%时增加到最大值，添加30%时仍能保持原强度，冲击强度稍有增加。

对于聚乙烯吹塑薄膜来说，填充超细滑石粉母料比其他填料好，易成型、工艺性好。

而且，该种薄膜可使氧气透过率降低80%,特别适合包装含油食品,如花生米、蚕豆等,长期保持不出油、不变质：该种薄膜可使水蒸气透过率降低70%，具有很好的防潮性，很适合作地下土工防潮布，也适用于包装如火腿、肉肠、乳酪等食品。

三、在ABS树脂中的应用：本公司和生产的超细滑石粉母料，是用特种方法制造的，添加到塑料中具有很好的分散性、均匀性。

ABS树脂是无定形聚合物，具有聚苯乙烯那样优良的成型加工性；它具有良好的抗冲击强度，耐低温性能好，拉伸强度高耐蠕变性能好，承受7Mpa负荷而尺寸不起变化，因而多用它注塑成型各种仪表、电视机、收录机、手机等的壳体，当然在其他领域如：纺织器材、电气零件、汽车部件、飞机部件等的应用也非常广泛。

然而，人们并不满足ABS现有的使用性能，对ABS改性的研究广泛的开展，发表的有关资料也不算少。

比如ABS与PVC共混制造的汽车仪板吸塑片、ABS与PVC共混制造的仿皮箱包蒙面皮，不但强度高、韧性大而且能够保持表面花纹的耐久性。

这种共混材料加超细碳酸钙或超细滑石粉进行填充，能够显著的提高共混材料的缺口冲击强度和耐撕裂强度，比如：添加超大型细碳酸钙5―15%，缺口冲击强度可提高2―4倍。

由于ABS是无定型聚合物具有容纳较多填料的功能。

添加超细滑石粉母料，既能显著地提高ABS原存的性能，又能降低成本。

四、在聚苯乙烯树脂中的应用：未改性的通用级聚苯乙烯是无定形聚合物，它硬而脆，但它具有良好的电性能、耐老化性能和高的尺寸稳定性，缺点是脆性高，对环境应力开裂敏感。

添加超细滑石粉母料能够提高冲击韧性，调节流变性，扰曲模量显著提高，抗张屈服强度也有提高。

例如：添加40%超细滑石粉母料，扰曲模量从23800kg/cm2增加58800kg/cm2，抗张度从336kg/cm2提高到385kg/cm2。

在尼龙树脂中的应用对尼龙（聚酰胺），在工业上特别注意利用这种塑料的韧性和耐磨性。

尼龙一般是硬的，类似角质，具有良好的耐磨性和高的尺寸稳定性。

这些性能都可以通过填充剂或增强剂加以进一步提高。

尼龙66的硬度、劲度、耐磨性和热变形温度在尼龙里是最高的；尼龙6以其较高的韧性著称；尼龙610吸水性较低，从而尺寸稳定性也较高；尼龙11冲击强度在尼龙里最高。

在各种填料中，层状结构的滑石粉能提高尼龙原有的好性能，改进耐磨性最为重要。

与金属相比未填充改性尼龙弹性模量低，拉伸和蠕变强度低，力学性能与温度有明显的依赖关系，分子上含有吸水基因胺基，吸水率高，制品在使用时易吸水膨胀变形，加工成型时冷却快结晶不完全，在使用时还在结晶，这就导致制品变形，甚至开裂。