中國(guó)粉體網(wǎng)訊 一般來(lái)說(shuō)，塑料改性技術(shù)要比合成一種新樹脂容易得多，尤其物理改性，在一般塑料成型加工工廠都能進(jìn)行，且容易見效，因此塑料改性工作逐漸得到了人們的重視。
物理改性分為填充改性（也可再分為增強(qiáng)改性）、共混改性等。填充改性是指在塑料成型加工過(guò)程中加入無(wú)機(jī)或有機(jī)填料，不僅能使塑料制品價(jià)格大大降低，對(duì)塑料制品的推廣應(yīng)用有促進(jìn)作用。而且更重要的是能顯著改善塑料的力學(xué)性能、耐摩擦性能、熱學(xué)性能、耐老化性能等，例如能克服塑料的低強(qiáng)度、不耐高溫、低剛性、易變形、易蠕變等缺點(diǎn)。
1、碳酸鈣
碳酸鈣是價(jià)格最低的填料之一，具有無(wú)毒、無(wú)刺激性、無(wú)氣味、白度高、硬度適中等特性。此外，碳酸鈣折射率與許多增塑劑、樹脂的相近，對(duì)填充塑料的著色干擾極小，用量達(dá)70%。
碳酸鈣硬度較低，大量填充對(duì)設(shè)備的磨損強(qiáng)度也較小；可改善塑料制品的電鍍性能、印刷性能；可以中和氯離子，是PVC次級(jí)穩(wěn)定作用中酸性接受體；塑料受熱燃燒時(shí)可阻滯煙霧的產(chǎn)生；填充塑料（如PP）時(shí)，雖然提高強(qiáng)度、彎曲模量和熱變形溫度的效果不如滑石粉、石棉，但會(huì)使填充PP有較好的抗沖擊性能，而且其對(duì)尺寸穩(wěn)定性、剛性、韌性的影響也因粉體指標(biāo)呈現(xiàn)一定差異性，可以配合多種一起使用。
碳酸鈣填料也有不足，如受到酸的作用放出CO2，并形成可溶性鹽類，因而使填料的耐酸性受到影響。如果樹脂能充分潤(rùn)濕包裹住碳酸鈣粒子，填充塑料還會(huì)具有良好的耐酸性；由于還有一定的含濕量，用于對(duì)濕熱敏感的塑料填充改性時(shí)需預(yù)先進(jìn)行干燥處理。
（1）重質(zhì)碳酸鈣：用天然方解石或大理石粉碎研磨而成的一類碳酸鈣。其中方解石碳酸鈣的碳酸鈣含量高達(dá)98%以上，白度高，補(bǔ)強(qiáng)效果好。方解石又可細(xì)分為大方解石和小方解石兩種，主要是按結(jié)晶尺寸的大小不同而劃分，小方解石碳酸鈣的各方面指標(biāo)不如大方解碳酸鈣石好，尤其是因組成中含有游離碳，導(dǎo)致加工中易變成灰白色，但價(jià)格略低于大方解石碳酸鈣。大理石碳酸鈣的碳酸鈣含量稍低，一般在90%左右，補(bǔ)強(qiáng)效果稍差，熱加工易輕微變色，但價(jià)格低。
（2）輕質(zhì)碳酸鈣：以石灰石礦物為原料經(jīng)煅燒、消化、重新碳酸化等化學(xué)過(guò)程制成，優(yōu)點(diǎn)為組成比較均一，粒度可以達(dá)到5μm左右，沉積密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于重質(zhì)碳酸鈣，填充制品的相對(duì)密度也略小于重質(zhì)碳酸鈣，因此稱為輕質(zhì)碳酸鈣。
輕質(zhì)碳酸鈣的缺點(diǎn)為加工中易變色，價(jià)格也略高于重質(zhì)碳酸鈣，加上粉體生產(chǎn)過(guò)程中有一定環(huán)保排放要求，產(chǎn)能受到一些限制。但是輕質(zhì)碳酸鈣在PVC制品中因具有韌性好、輔助吸收HCl提高熱穩(wěn)定性和幫助消除黃色色光等獨(dú)特性能，未來(lái)仍然會(huì)有一定的市場(chǎng)。輕質(zhì)碳酸鈣按粒徑不同可以分為普通輕質(zhì)碳酸鈣和納米碳酸鈣，兩種的生產(chǎn)工藝路線基本相同，只是采用生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣相同的工藝進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)就可以生產(chǎn)納米碳酸鈣。納米碳酸鈣因粒徑變得很細(xì)，表面極性很強(qiáng)，表面自由能很高，在粒度達(dá)到1μm時(shí)很容易團(tuán)聚，達(dá)不到預(yù)期的改性效果。
2、滑石粉
滑石粉是純白、銀白、粉紅或淡黃的細(xì)粉，不溶于水，化學(xué)性質(zhì)不活潑，性柔軟有滑膩感，是典型的片狀填料。片狀結(jié)構(gòu)使得滑石粉填充塑料的某些性能得到較大的改善，因此有人把滑石粉看成是增強(qiáng)性填料。在塑料種，滑石粉最主要的效果是可以提高填充材料的剛度和在高溫下抗蠕變的性能。其次，滑石粉可以顯著提高填充材料耐熱性，片狀的滑石粉在特定方向上可使熱變形溫度提高是自然的。
滑石粉因片狀結(jié)構(gòu)，一般情況下其補(bǔ)強(qiáng)作用比碳酸鈣顯著，有利于提高復(fù)合材料的剛性和耐熱性，其中二氧化硅含量越高，滑石粉的改性效果越明顯，但滑石粉填充量大時(shí)影響制品的焊接性能。以PP為例，對(duì)塑料的改性效果與碳酸鈣比較，滑石粉對(duì)PP的拉伸強(qiáng)度和剛性較好，而碳酸鈣對(duì)PP的沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率較好，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量?jī)烧叨继岣��；墼赑P改性中應(yīng)用最多，一般與彈性體材料復(fù)合加入，在增韌同時(shí)增加剛性。
因滑石粉具有某些特殊性能，可以作為功能填料而使用。例如，滑石粉對(duì)波長(zhǎng)為7～25μm的紅外線有阻隔作用，可用于農(nóng)用大棚夜間保溫。再如，滑石粉可作為PP的成核劑，還可用于PO類薄膜的滑爽劑。又如，對(duì)于二氧化硅含量較高的滑石粉，因折光指數(shù)與聚乙烯接近，可以用于HDPE作透明填料。在具有散光、阻隔紅外線功能的各種含硅元素的填料（如云母、高嶺土等）中，滑石粉效果雖不是最佳的，但價(jià)格卻是最低廉的。
3、高嶺土
普通高嶺土在塑料中不常用，一般只用煅燒高嶺土。作為塑料填料，高嶺土具有優(yōu)良的電絕緣性能，可用于聚氯乙烯等聚烯烴絕緣電線包皮，聚乙烯、聚丙烯電纜、薄膜復(fù)合材料。例如在聚氯乙烯中加入重量為10%的高嶺土，可提高電絕緣性能5～10倍。
高嶺土作為聚丙烯的結(jié)晶成核劑，效果較好。在高密度聚乙烯中添加40%的高嶺土，則拉伸強(qiáng)度為21MPa，拉伸彈性模量為1370MPa，伸長(zhǎng)率為60%，熱變形溫度為96℃。有時(shí)要用各種化合物對(duì)高嶺土表面進(jìn)行親油性處理，以改善與塑料的親和性能。如用疊氮硅烷處理高嶺土，可提高填充量，改善聚合物的性能。
如高嶺土在聚乙烯中的摻入量為6%～8%，經(jīng)處理后可達(dá)到20%～40%。在聚丙烯中，高嶺土的摻入量為6%～8%時(shí)，經(jīng)處理后則可達(dá)到50%。其它性能也有很大提高，如在聚丙烯中摻入40%的用疊氮硅烷處理過(guò)的高嶺土，拉伸強(qiáng)度由原來(lái)的22.9MPa增加到30.4MPa，彎曲強(qiáng)度由原來(lái)的44.7MPa增加到58.1MPa，熱變形溫度由原來(lái)的70℃提高到75℃。
4、硅灰石
硅灰石作為填料在塑料中的作用主要是用來(lái)提高拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度，主要用于PP和PA制品的補(bǔ)強(qiáng)填充。如能在加工中保持此長(zhǎng)徑比，其補(bǔ)強(qiáng)作用明顯，可提高復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度（達(dá)60MPa以上）和撓曲強(qiáng)度（達(dá)90MPa以上），并可代替部分玻璃纖維用于增強(qiáng)材料。除需要補(bǔ)強(qiáng)場(chǎng)合外，硅灰石在塑料中應(yīng)用不多，主要原因?yàn)槎鄶?shù)硅灰石在塑料加工溫度下顏色變灰，另外長(zhǎng)徑比在加工中很難保持。
5、硫酸鋇
合成硫酸鋇的比表面積大，作為塑料填料可使制品表面平滑，且光澤性好。在酚醛樹脂中添加硫酸鋇，可改良硬度，并能提高耐酸性。因硫酸鋇不影響X光顯影，故常用于醫(yī)療衛(wèi)生器械，可提高耐藥品性，增加制品密度，減少制品的X光透過(guò)率。在塑料中填充硫酸鋇的成型加工條件與碳酸鈣填充時(shí)基本相同。
硫酸鋇用于塑料的填充復(fù)合材料主要用于幾個(gè)特殊領(lǐng)域，具體如下：
（1）提高表面光澤度：硫酸鋇表面光澤高于其他填充材料，在填充復(fù)合材料中光澤度最高。
（2）提高制品密度：利用其密度高，制造高密度塑料制品如音箱和漁網(wǎng)墜等。
（3）吸收X射線和γ射線：制作防輻射塑料制品。
（4）用之于吸音材料：硫酸鋇的密度高，因而具有優(yōu)異的吸音性能，常用于音箱殼體材料填充。
（5）塑料的透明填充母料：合成硫酸鋇容易制成納米材料，當(dāng)其粒徑小于可見光波長(zhǎng)400nm時(shí)，常用于塑料薄壁制品的透明填充。
（6）部分替代顏料：硫酸鋇對(duì)各種顏料的反射率、透過(guò)率及著色力都會(huì)有一定的改善，對(duì)不同顏料的改善效果不同，因此可以替代二氧化鈦或顏料用于普通塑料，減少顏料的添加量。
結(jié)語(yǔ)
常見非金屬礦物粉體填料在塑料領(lǐng)域應(yīng)用已經(jīng)有很長(zhǎng)的一段時(shí)間，技術(shù)相對(duì)比較成熟。從新材料綠色和高附加值的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，常見非金屬礦物粉體材料仍有較大的價(jià)值，其降本作用和材料替代作用始終被企業(yè)所重視，但對(duì)更進(jìn)一步的功能性提升依舊有很大上升空間。
參考來(lái)源：
楊明山著塑料改性工藝、配方與應(yīng)用（第二版）化學(xué)工業(yè)出版社
李建軍主編塑料配方設(shè)計(jì)（第三版）化學(xué)工業(yè)出版社
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(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)
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