無機填料在復合材料領(lǐng)域中占一個很重要的位置。然而，大多數(shù)的無機礦物填充物和聚合物相容性差，很難在聚合物基體中分散均勻。

例如硅灰石，硅灰石是一種具有特殊針狀結(jié)構(gòu)的鏈狀硅酸鹽礦物。由于其具有無毒，較高的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，被廣泛應用于生產(chǎn)生活的各個方面。

但由于硅灰石的表面與聚丙烯表面性質(zhì)不同，無法與聚丙烯等高聚物很好地結(jié)合，且硅灰石在與高聚物熔融擠出過程中容易發(fā)生團聚，導致硅灰石在高聚物中分散不均勻，影響復合材料的力學性能，因此以其作為共混填料之前需對硅灰石進行表面改性處理，增加硅灰石與聚丙烯的相容性，從而獲得綜合性能更優(yōu)異的聚丙烯基復合材料。

硅灰石/聚丙烯復合材料

常用的改性方法有物理表面改性法，化學表面改性法，機械力化學改性法，沉淀反應改性法，高能表面改性法等。

填料表面改性效果表征

表面改性效果的評價方法可以分為直接評價法和間接評價法。

一、直接評價法

直接評價法就是通過表面改性前后填料的表面物理化學性質(zhì)變化來表征和評價顆粒表面改性的效果，比如親水親油性，接觸角大小，分散性，吸油值，黏度等。

1.活化指數(shù)

活化指數(shù)的表征是以水為介質(zhì)。樣品中漂浮部分的重量與樣品總重量的比即為活化指數(shù)。

一般情況下，未改性硅灰石粉體的活性指數(shù)為0，經(jīng)過改性后硅灰石的表面由親水向親油性發(fā)生轉(zhuǎn)變，硅灰石的活化指數(shù)變大。

2.界面接觸角

接觸角是在氣、液、固三相的交界處由固、液界面張力與液、氣界面張力的夾角，接觸角的大小可以表征固體被液體潤濕的程度。

一般情況下表面有機改性后的硅灰石水接觸角增大。

3.沉降體積

沉降體積是體現(xiàn)粉體分散穩(wěn)定性的一個重要指標。

若改性粉體分散性好，則粒子間不易發(fā)生團聚，沉降體積較大。相反，若粉體分散性較差，說明粒子間容易發(fā)生團聚，則沉降體積較小，改性效果差。

4.吸油值

吸油值是表征粉體改性效果的重要指標。在實際應用中，大多數(shù)填料用吸油值這個指標來大致預測填料對樹脂的需求量。

顆粒相同的填料，帶空隙的比不帶空隙的填料顆粒吸油值要髙，所以油吸附量小的填料在樹脂中的用量就可增加。

5.黏度

黏度同樣是表征粉體分散性的重要指標。未改性的硅灰石在蒸餾水流動性差，因此黏度較大，而改性后的硅灰石表面由親水性變?yōu)橛H油性，流動性增強，黏度變小。

二、間接評價法

間接評價法是通過改性硅灰石實際填充應用后的性能來考察改性效果。

例如由于以上幾種直接評價方法與復合材料的力學性能并沒有直接關(guān)系，當選用改性最好的填料填充到聚合物中未必能獲得力學性能最好的復合材料，因此對填料進行表面處理時，不能單純追求活化度或水接觸角的提高而忽略它最終的使用性能，應兼二者之間的協(xié)調(diào)作用，充分發(fā)揮表面改性劑對復合材料綜合性能的改善作用。

由于粉體表面改性的目的主要是為了提高它的應用價值，因此間接評價法就顯得格外重要，是評價表面改性粉體應用價值的重要依據(jù)。

參考來源

馬震.硅灰石填充聚丙烯復合材料的制備與性能研究

鄭水林等.硅灰石表面無機改性及其在聚丙烯中的應用

梁宇.聚丙烯/硅灰石復合材料的制備及性能研究

百度百科、中國粉體網(wǎng)