❖ 填充剂对填充体系性能的影响 ①力学性能 ②结晶性能 ③热学性能 ④熔体流变性能
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8.3 填充剂的表面改性
❖ 在填充改性聚合物中所使用的填料大部分是天然的或 人工合成的无机填料。这些无机填料无论是盐、氧化 物，还是金属粉体，都属于极性的、亲水性物质，当 它们分散于极性极小的有机高分子树脂中时，因极性 的差别，造成二者相容性不好，从而对填充塑料的加 工性能和制品的使用性能带来不良影响。因此对无机 填料表面进行适当处理，通过化学反应或物理方法使 其表面极性接近所填充的高分子树脂，改善其相容性 是十分必要的。
❖ 应用： 塑料
橡胶
④云母
❖ 成分：硅酸钾铝
❖ 形状：鳞片状
❖ 性能：有玻璃般光泽，良好的电绝缘性，加工
性能好。 ❖ 应用： 塑料
橡胶
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⑤二氧化硅（白炭黑） ❖ 应用：塑料
橡胶 ⑥硅灰石 ❖ 成分：CaSiO3 ❖ 形状：针状 ❖ 性能：化学稳定性、电绝缘性好，吸油率低，
价格低廉。 ❖ 应用：
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表面处理剂及作用机理
❖ 填料表面处理的作用机理基本上有两种类型：一是表面物理作用，包括表面涂覆（或称 为包覆）和表面吸附；二是表面化学作用，包括表面取代、水解、聚合和接枝等。
填料聚表合面物处共混理改物性理原作理用与示应意用 图
填料表聚合面物处共理混化改学性作原用理示与应意用图
中空玻璃微珠 ⑿金属粉末 ❖ 性能：提高导热性、降低膨胀系数、降低摩擦
力、防辐射。
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⒀天然材料填充剂 木粉、竹纤维、麻纤维、秸秆纤维、果壳粉、淀 粉
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❖ 增强纤维 ①玻璃纤维 性能：拉伸强度高而弹性模量低；热导率比较
小；耐腐蚀；绝缘材料，好的透明性。 ②碳纤维 性能：其应力-应变曲线为直线，在断裂前是弹
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①碳酸钙 ❖分类： 重质碳酸钙（不规则形状）
轻质碳酸钙（针状） 活性碳酸钙
❖ 作用：降低产品成本，改善性能 ②陶土（高岭土） ❖成分： A2O l32Si2O 2H 2O ❖ 性能：优良的电绝缘性能 ❖ 应用：塑料
橡胶
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பைடு நூலகம் ③滑石粉
❖成分： 3M4S gO i2O H 2O ❖ 形状：层片状
酰基、长链烷氧基(RO-)、磷酸酯酰基等。
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钛酸酯偶联剂
单烷氧基型 单烷氧基焦磷酸酯型 螯合型 配位型
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单烷氧基型
❖ 分子中只保留一个易水解的短链烷氧基。因此适用于表面不含游离水而只含 单分子层吸附水或表面有羟基、羧基的无机填料，如碳酸钙、氢氧化铝、氧 化锌、三氧化二锑等，目前应用最多的是这一类型的三异硬脂酰氧钛酸异丙 酯(TTS)，其在填料表面的偶联机理如图所示。
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⑦二氧化钛（钛白粉） ❖ 应用：
⑧氢氧化铝 ❖ 性能：热分解时生成水，可吸收大量热量。 ❖ 应用： 塑料
橡胶
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⑨炭黑 ❖ 应用：塑料
橡胶 ⑩粉煤灰
❖成分： SiO 2 Al2O3
❖ 形状：圆形光滑微珠 ❖ 应用：
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⑾玻璃微珠 ❖ 成分：SiO 2，A2lO3 ❖ 形状：圆球形 ❖ 应用： 实心玻璃微珠
8.3 填充剂的表面改性
❖ 表面改性剂的种类 ⑴偶联剂 ⑵表面活性剂 ⑶有机高分子处理剂 ⑷无机处理剂
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偶联剂
❖ 其分子结构特点是含有两类性质不同的化学基团，一是 亲无机基团，另一是亲有机基团。
❖ 其分子结构可用下式表示： (RO)x一M－Ay ❖ RO代表易进行水解或交换反应的短链烷氧基。 ❖ M代表中心原子，可以是硅、钛、铝、硼等。 ❖ A代表与中心原子结合稳定的较长链亲有机基团，如酯
值； ③可以在保证使用性能要求的前提下降低塑料制
品的成本。
❖ 组成：树脂、填充剂、辅助材料
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填充塑料的构成
❖ 树脂：良好的综合性能 对填料具有较强粘接力 良好的工艺性能
用于构成填充塑料的热塑性树脂主要有聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、 聚氯乙烯树脂等；构成填充塑料的热固性树酯主要有酚醛树脂、氨基 树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等。 ❖ 填料：性能----外观、物理、化学及其它性能
用量 ❖ 偶联剂及表面处理剂： ❖ 其它助剂：加工助剂
稳定剂 功能性助剂
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8.1 填充剂与增强纤维简介
填充剂的种类 ❖ 按形状划分：粉状、粒状、片状、纤维状 ❖按化学成分划分： 碳酸盐类
硫酸盐类 金属氧化物类 金属粉类 金属氢氧化物类 含硅化合物类 碳素类 有机天然材料：木粉、淀粉
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聚合物共混改性 原理与应用
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第8章 聚合物填充体系 与 短纤维增强体系
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❖ 聚合物的填充体系：在聚合物基体中添加与基 体在组成和结构上不同的固体添加物的复合体 系。
❖ 作用： ①可以获得具有独特功能的高分子材料； ②可以提高塑料制品的物理机械性能，增加附加
性体；耐高温；导电。 ③芳纶纤维 性能：高强度、高模量、质轻。 ④其它纤维 ⑤晶须 性能：改善加工流动性，耐热性，质轻，高强度，较高
性价比。
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8.2 填充剂及填充体系的性能
❖ 填充剂的基本性能 ①填充剂的细度 ②填充剂的形状 ③填充剂的表面特性 ④其它特性
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填料表面处理应遵循如下原则
1、应选择填料表面处理后极性接近于聚合物极性的处理剂； 2、填料表面含有反应性较大的官能团，则应选择能与这些官能团在处理或填充
工艺过程中能发生化学反应的处理剂； 3、填料表面如呈酸或(碱)性，则处理剂应选用碱性(或酸性)；如填料表面呈现
氧化性(或还原性)，处理剂应选用还原性(或氧化性)，如填料表面具有阳离 子(或阴离子)交换性，则处理剂应选用可与其阳离子(或阴离子)进行置换的 类型；
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4、对处理剂而言，能与填料表面发生化学结合的比未发生化学结合的 效果好； 长链基的比同类型的短链基效果好； 处理剂链基上含有与聚合物发生化学结合的反应基团的比不含反应 基团的效果好； 处理剂链基末端为支链的比同类型而末端为直链的效果好； 此外应选用在聚合物加工工艺条件下不分解、不变色以及不从填料 表面脱落的处理剂。