塑料填充改性知识概述塑料填充改性就是填料与塑料、树脂的复合，一般填料的填充量较大，有时甚至可达几百份〈以树脂100份计算)，因此填料是塑料产业重要的、不可缺少的辅助材料。

从总体上讲，世界范围内填料的消耗量要占塑料总量的10%左右，可见其消耗量是巨大的。

塑料填充改性有如下几方面的优点：（1）降低本钱。

一般填料比树脂便宜，因此添加填料可大幅度地降低塑料的本钱，具有明显的经济效益，这也是塑料填充改性广为应用的主要原因。

（2）改善塑料的耐热性。

一般塑料的耐热性较低，如ABS，其长期使用温度只有60℃左右，而大部分填料属于无机物质，耐热性较高，因此这些填料添加到塑料中后可以明显地进步塑料的耐热性。

再如PP，未填充时，其热变形温度在110℃左右，而填充30%滑石粉后其热变形温度可进步到130℃以上。

（3）改善塑料的刚性。

一般塑料的刚性较差，如纯PP的弯曲模量在1000MPa 左右，远不能满足一些部件的使用要求，添加30%滑石粉后，其弯曲模量可达2000MPa以上，可见滑石粉对具有明显的增刚作用。

（4）改善塑料的成型加工性。

一些填料可改善塑料的加工性，如硫酸钡、玻璃微珠等，可以进步树脂的活动性，从而可以改善其加工性。

（5）进步塑料制品及部件的尺寸稳定性。

有些塑料结晶收缩大，导致其制品收缩率大，从模具出来后较易变形，尺寸不稳定；而添加填料后，可大大降低塑料的收缩率，从而进步塑料制品及部件的尺寸稳定性。

（6）改善塑料表面硬度。

一般塑料硬度较低，表面易划伤，影响外观，从而影响其表面效果和装饰性。

无机填料的硬度均比塑料的硬度高，添加无机填料后，可大大进步塑料的表面硬度。

（7）进步强度。

通用塑料本身的拉伸强度不高，添加无机填料后，在填充量适量的范围内，可以进步塑料的拉伸强度和弯曲强度，从而进步塑料的工程使用性。

（8）赋予塑料某些功能，进步塑料的附加值。

有些填料可以赋予塑料一些功能，如PP 添加滑石粉、碳酸钙后，可以改善PP的抗静电性能和印刷性能；中空玻璃微珠添加到塑料中后，可以进步塑料的保温性能；金属粒子添加到塑料中后可以进步塑料的导热性能和导电性能。

总之，塑料填充改性具有多方面的优点，得到了广泛的应用，但也要留意填充改性带来的题目，如：一般冲击强度要降低，密度要加大，表面光泽要下降，颜色饱和度要下降，填充量太大后强度要大大下降。

这些缺点要在配方设计时充分考虑。

不能一味地加大填充量来降低本钱，要考虑到制品的使用性和性能长久保持性。

无机填料的种类、性能和选用原则无机填料例如碳酸钙、云母、硅灰石、滑石、高岭土等因为具有独特的物理化学性质, 能改善聚合物的力学性能、加工性能和热性能等, 在聚合物中的应用发展很快。

无机填料在聚合物复合材料中的作用, 概括起来就是增量、增强和赋予新功能.无机填料根据化学组成，可以分为：碳酸盐类无机填料、硅酸盐类无机填料、硫酸盐类无机填料、无机质中空微球和金属。

1、碳酸盐类无机填料这类无机填料中最主要的是碳酸钙，其价格低廉、来源丰富，主要以石灰石和方解石为主要原料。

【分子式】CaCO3【分子量】100.09碳酸钙的制法有机械粉碎法和化学沉淀法两种，前者制的产品称重质碳酸钙，后者称轻质碳酸钙。

a.重质碳酸钙简称重钙，是用机械方法（用雷蒙磨或其它高压磨）直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等就可以制得。

由于重质碳酸钙的沉降体积比轻质碳酸钙的沉降体积小，所以称之为重质碳酸钙。

按粉碎细度的不同，工业上分为四种不同规格：单飞、双飞、三飞、四飞，分别用于各工业部门。

单飞粉：用于生产无水氯化钙(CaCl2)，是重铬酸钠生产的辅助原料。

玻璃及水泥生产的主要原料。

此外，也用于建筑材料和家禽饲料等。

双飞粉：是生产无水氯化钙和玻璃等的原料、橡胶和油漆的白色填料，以及建筑材料等。

三飞粉：用作塑料、涂料腻子、涂料、胶合板及油漆的填料。

四飞粉：用作电线绝缘层之填料、橡胶模压制品以及沥青制油毡之填料。

b.轻质碳酸钙又称沉淀碳酸钙，简称轻钙，是将石灰石等原料煅烧生成石灰（主要成分为氧化钙）和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳（主要成分为氢氧化钙），然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀，最后经脱水、，干燥和粉碎而制得。

或者先用碳酸纳和氯化钙进行复分解反应生成碳酸钙沉淀，然后经脱水、干燥和粉碎而制得。

由于轻质碳酸钙的沉降体积（2.4-2.8mL/g）比重质碳酸钙的沉降体积（1.1-1.4mL/g）大，所以称之为轻质碳酸钙。

为了改善碳酸钙在塑料中的分散性，提高补强性及其他性能，可用表面活性物质处理碳酸钙离子表面，以增加粒子对聚合物的亲和力，常用的表面处理剂有脂肪酸、树脂酸、胺类等各种有机表面活性物质以及木素和脂肪酸酯类（单用或并用）。

此外也可以用硅化物、磷酸盐等无机物质，经表面处理后的碳酸钙为活性碳酸钙或胶体碳酸钙。

碳酸钙在塑料加工中广泛用作增量型填充剂，同时也可以作物性改良剂使用。

【性能】碳酸钙可增加塑料产品体积,降低成本,提高硬度和刚度,减小塑料制品的收缩率,提高尺寸稳定性;改进塑料的加工性能、提高其耐热性、改进塑料的散光性、抗擦伤性、平滑度;同时对缺口抗冲击强度的增韧效果及混炼过程中的粘流性等方面都具有明显的效果。

2、硅酸盐类无机填料这类无机填料的种类繁多，主要包括；陶土、滑石粉、石棉等。

下边简要介绍这三种填料。

a.陶土陶土是塑料加工中用量较大的填充剂之一，并稍有补强作用，是岩石中的火成岩水岩等母岩在自然风化作用下分解而成，主要成分为二氧化硅、氧化铝、水等，此外还含有铁碱金属、碱土金属等，作为塑料的填充剂，最广泛使用的陶土是高岭土，其组成是含有不同结晶水的氧化铝和氧化硅结晶物，一般为纯高岭土和多水高岭土的混合物。

高岭土的化学组成为Al2O3•2SiO2•2H2O，多水高岭土的化学组成为Al2O3•2SiO2•nH2O，纯高岭土密度为2.6-2.63g/cm3，多水高岭土的密度2.4-2.5g/cm3。

纯高岭土结晶粒子呈平六方片体，多水高岭土结晶粒子呈中空管状、针状等。

塑料填充剂用的高岭土最好是呈六方片体的结晶。

【性能】硬质陶土可使胶料的塑性较大幅度下降, 软质陶土使胶料塑性有一定程度下降,但两者都能减小胶料收缩率, 使胶料表面光滑。

随着陶土用量增大, 胶料的拉伸强度、定伸应力、耐磨性均有不同程度的提高, 拉断伸长率则随陶土用量增大而下降，用量为20份最好。

陶土属异轴结晶系, 各向异性, 其胶料的抗撕裂性能较差。

b.滑石粉由天然滑石粉碎精选而得，主要成分为含水硅酸镁，分子式可写为3MgO•4SiO2•H2O，优质纯品为白色晶体，含有杂质者呈淡黄、浅绿、淡蓝等色，滑石粉晶体属单斜晶系，呈六方形或菱形，化学性质不活泼，粉体极软，有滑腻感。

滑石具有润滑性、抗黏、助流、耐火性、抗酸性、绝缘性、熔点高、化学性不活泼、遮盖力良好、柔软、光泽好、吸附力强等优良的物理、化学特性，由于滑石的结晶构造是呈层状的，所以具有易分裂成鳞片的趋向和特殊的滑润性。

【性能】滑石粉用作塑料的填充剂具有很好的性能，可提高硬度，改善尺寸稳定性，防止高度蠕变。

c.石棉石棉为纤维状镁、铁、钙、钠的硅酸盐矿物的总称，根据化学成分和晶体结构，主要可分为蛇纹石石棉（温石棉）和角闪石石棉（青石棉）两类。

蛇纹石石棉是镁的硅酸盐，纤维较长且强度和挠性大，角闪石石棉包括镁、铁、钙、钠的硅酸盐。

纤维较短或是呈粉状。

石棉具有耐热，耐酸和耐碱等优越的性能，化学性质不活泼，是热和电的不良导体。

【性能】石棉作为塑料的填充剂，可提高刚性，改善尺寸稳定性及防止高温时的蠕变。

3、硫酸盐类无机填料这类无机填料主要包括：硫酸钡和硫酸钡。

a.硫酸钡硫酸钡是硫酸盐类填充剂中的最重要的一种，制法有两种，一是将天然矿石（重晶石）经粉碎、水洗、干燥后制的。

所得的粉状物称重晶石粉，粒子较粗，粒度一般为2-25μm。

另一种制法是将重晶石粉和炭加热还原成可溶性硫化钡，再与硫酸或硫酸钠作用生成沉淀硫酸钡。

沉淀硫酸钡的粒度一般在0.2-5μm范围内，比重晶石粉的粒子细，而且白度大，PH 6.5-7，是一种没有活性的填充剂。

【性能】硫酸钡作为塑料填充剂或着色剂，能提高耐药品性，增加制品密度，而且能减小制品的X射线透射度。

b.硫酸钙硫酸钙又有石膏（CaSO4•2H2O）、硬石膏（CaSO4）和沉淀硫酸钙（CaSO4•2H2O或CaSO4）之分。

含有两个结晶水的硫酸钙是极稳定的化合物，不溶于酸和碱，但在120-130℃的温度下失水而成为半结晶水的硫酸钙，在更高的温度下煅烧成为无水硫酸钙。

【性能】硫酸钙可作为塑料的填充剂，以提高制品的尺寸稳定性，最近发展起来的新型复合材料----钙塑材料，大量使用了硫酸钙作为填料。

4、无机质中空微球无机质中空微球是直径为数十微米到数百微米的中空薄壁小球，这是一类新型的填充剂，近年来受到重视和发展。

无机质微球材料有氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氧化镁、玻璃、陶瓷质、碳素、硅酸钠、烟道灰、硼酸盐、磷酸盐的聚合体等。

【性能】中空微球的性能全面，应用面极广，其密度小、强度大；耐热性、绝缘性和绝热性良好；具有吸着性和消音性。

5、金属粉金属粉一般有铅、青铜（铜锌合金）、锌、铜、铝等粉末，由熔融金属喷雾或由金属碎片、薄片机械粉碎得。

【性能】金属粉多用于塑料中装饰用，在聚酯、环氧树脂、缩醛树脂或尼龙等树脂中加入青铜粉或铝等可制的导热性良好的制品，向塑料中加入铝粉可制得能屏蔽中子及γ射线的制品。

【无机填料的主要用途即选用原则】改善强度：硅胶、硅粉、玻璃微珠、炭黑、干式碳酸钙。

降低线膨胀系数：玻璃微珠、石英粉。

提高导电系数：铜、铝、炭黑、石墨。

改善耐候性：炭黑、氧化锌。

增加润滑性：二硫化钼、石墨。

提高表面光泽：湿式碳酸钙、滑石粉、铝。

改善声学性能：玻璃微珠、铝粉。

增加黏度：炭黑、硅微粉、滑石粉、硅胶。

降低成本：碳酸钙、硅微粉、炭黑。