１ 前言
無(wú)機粉體是塑料中應用量大、使用方便的新型功能改性材料，可改善和提高塑料制品的物理性能和化學(xué)穩定性，是滿(mǎn)足或達到人們對塑料制品應用要求的新材料。本文結合自己多年來(lái)從事塑料改性實(shí)際工作，就無(wú)機粉體在塑料中的應用工藝與發(fā)展前景作一簡(jiǎn)要介紹，僅供參考。
2 無(wú)機粉體在塑料中的應用品種
塑料中常用的無(wú)機粉體主要有：碳酸鈣、滑石粉、硅灰石、云母等。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)和市場(chǎng)需求的快速發(fā)展，無(wú)機材料在塑料中的應用品種和特性等都得到了擴展，不但給塑料工業(yè)帶來(lái)新的功能，還將提升無(wú)機粉體的價(jià)值和認知度。
2.1 碳酸鈣
碳酸鈣資源豐富，價(jià)格低廉，性能優(yōu)異，已成為塑料中應用量最大、應用領(lǐng)域最廣的無(wú)機粉體材料。碳酸鈣分為重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣。重質(zhì)碳酸鈣是把天然礦石用機械磨碎得到的粉體，它的密度2.7g/cm3。輕質(zhì)碳酸鈣是通過(guò)化學(xué)反應得到的沉淀碳酸鈣，它的密度約為1.2～1.9g/cm3。
2.1.1 碳酸鈣在塑料中的應用領(lǐng)域
PVC 板材、片材、裝飾材料、型材、管材等產(chǎn)品是使用輕鈣最早最普遍的塑料制品，目前有的廠(chǎng)家開(kāi)始使用重鈣，生產(chǎn)環(huán)境和加工成本都有明顯改觀(guān)。
隨著(zhù)生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，碳酸鈣在塑料制品中的添加量和應用領(lǐng)域不斷擴大，大約有80%的PP、PE 制品添加碳酸鈣填充改性母料，重鈣在PVC、PS、ABS的片材、包裝材料、注塑等方面都得到應用。
2.1.2 濕法超細活性重鈣在塑料中的應用特點(diǎn)
塑料工業(yè)的快速發(fā)展，對重鈣的要求越來(lái)越高。目前，國內外將方解石類(lèi)粉碎到一定細度后，再在水溶液中加入少量分散劑、表面改性劑進(jìn)行濕法研磨、脫水、干燥、粉碎而成為粒徑更細、分布更均勻、表面改性活化后的粉體。我們將此產(chǎn)品在PVC、PP、PE、PA 等樹(shù)脂材料中應用，塑料產(chǎn)品外觀(guān)平滑光亮，添加量提高5%~10%。塑料制品應用后的物理性能參見(jiàn)表1。
2.2 滑石粉
滑石粉在我國主要分布在廣西桂林、山東棲霞和遼寧海城等地區。目前，由于礦藏量急劇減少，滑石的品質(zhì)也受到一定的影響。
2.2.1 滑石粉在塑料中的應用特點(diǎn)
（1）滑石的密度為2.7～2.8g/cm3，與重鈣相近。
（2）滑石的莫氏硬度為1，在無(wú)機粉體中硬度最低，對設備磨損最小。
（3）滑石呈層狀結構，相鄰的兩層靠微弱的范德華力結合，在外力作用下，
相鄰兩層之間極易滑移或相互脫離。因此，滑石粉在塑料加工中，在機械設備的摩擦、擠壓等作用下，滑石粉顆粒極易層層剝離開(kāi)，從而形成新的顆粒結構并團聚，雖然經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑或其它化學(xué)表面處理技術(shù)，但達到較好的表面活化改性效果，尚需采取特殊工藝。
（4）滑石對塑料產(chǎn)品顯著(zhù)的增強作用主要來(lái)自于其獨特的微觀(guān)片狀結構。加工后的滑石粉片狀結構保持的越完整，其增強效果越明顯。較大的徑厚比（片狀顆粒平均直徑與其厚度之比）可提高塑料制品的剛性、沖擊強度、彎曲模量和熱穩定性。
 （5）高品質(zhì)超微細滑石粉成片狀結構，用于塑料制品時(shí)，可均勻的成層疊狀分散在樹(shù)脂中。如同水泥制品中嵌入的金屬結構網(wǎng)，能夠在保持塑料的自身優(yōu)點(diǎn)外，形成力學(xué)性能優(yōu)異的增強支撐形態(tài)，可提高塑料制品的物理性能，還具有明顯的保溫、阻隔作用。
（6）滑石和云母、高嶺土等含硅（Si）的礦物都具有紅外線(xiàn)和紫外線(xiàn)的阻隔性，在塑料制品中具有明顯保溫、耐老化等效果。
2.2.2 滑石粉在塑料中的應用領(lǐng)域
滑石粉可廣泛用于PP、PE、PS、PA、ABS、PC、PVC 等樹(shù)脂?；墼诮档退芰现破飞a(chǎn)成本的同時(shí)，還具有顯著(zhù)改善塑料制品的剛性、耐熱性、抗蠕變性，降低收縮率等優(yōu)點(diǎn)。
滑石粉可改變太陽(yáng)光波照射方向，使直射光轉變?yōu)樯⑸涔?，阻隔紫外線(xiàn)照射，改善塑料制品耐老化和降解性能，提高使用壽命。在飛機、航空、航天、軍工等塑料制品中，滑石粉的耐化學(xué)性、高低溫穩定性及優(yōu)異的機械性能都得到了認可。
在中空制品中添加適量的滑石粉，可降低生產(chǎn)成本，減小收縮率，改善剛度，提高制品使用壽命?；蹚V泛應用于汽車(chē)保險杠、儀表盤(pán)飾件、內裝飾面板、管類(lèi)、隔熱板及塑料零件等，可提高塑料制品的沖擊強度，改善高溫下的抗蠕變性能，降低收縮率，賦予制件表面質(zhì)量更加優(yōu)良，外觀(guān)更加華麗，觸摸感更適宜。
滑石粉在注塑制品中應用可明顯改善注塑產(chǎn)品的力學(xué)性能，降低注塑零件的澆口、邊緣等收縮造成的凹陷，改善外觀(guān)效果及手感性，有著(zhù)不可替代的優(yōu)勢和特性。
2.3 硅灰石
2.3.1 硅灰石在塑料中的應用特點(diǎn)
硅灰石屬天然的硅酸鈣（CaSiO3），呈淺白色針狀結構，加工后的硅灰石長(cháng)徑比（L/D）可達15/1 以上,是塑料中纖維狀的無(wú)機增強填料，具有極好的抗張強度和抗撓曲強度，并且具有特別好的耐濕性能。
 硅灰石是塑料增強改性新的無(wú)機材料，雖然在塑料制品中受其白度和加工工藝等方面的制約，但隨著(zhù)它的特性逐漸被人們所認識，應用范圍和用量也有較快的增長(cháng)。
2.3.2 硅灰石在塑料中的應用領(lǐng)域
硅灰石可廣泛用于PET、PA、PE、PP、ABS 等樹(shù)脂，它的許多性能與滑石、石棉和云母等無(wú)機粉體相類(lèi)似，硅灰石作為塑料中的無(wú)機填料，對其表面活化改性處理，以提高或保證不同材料界面相容效果。
硅灰石是較為完整的針狀結構，可作為樹(shù)脂的增強材料以改進(jìn)塑料復合物的性能。硅灰石填充的聚合物體系的撓曲強度和抗張強度優(yōu)于其他許多填料填充的聚合物體系。在暴露于紫外光和水浸漬的條件下，硅灰石填充的體系有優(yōu)異的性能。
硅灰石用于大型塑料管材、片材、薄膜、中空及注塑等產(chǎn)品中，可改善塑料制品拉伸強度、環(huán)剛度、撓曲性及收縮率等。用于各種包裝瓶、中空桶中還可提高耐熱性和阻隔性，是塑料制品中新的無(wú)機改性材料品種之一。硅灰石在改性PA6 和改性PP 中的應用特性見(jiàn)表2、表3。
2.4 硫酸鋇
將天然礦石（重晶石）經(jīng)粉碎、水洗、干燥后制得為重晶石粉（也稱(chēng)重質(zhì)硫酸鋇），呈白色，密度為4.3～4.6g/cm3。重晶石加熱至1100℃還原生成可溶性硫化鋇，再與硫酸或硫酸鈉作用生成沉淀硫酸鋇（也稱(chēng)輕質(zhì)硫酸鋇），粒徑細，白度可達92 度以上。
硫酸鋇具有比重大、光澤好、熱穩定性好和加工性能優(yōu)異等特點(diǎn)。硫酸鋇獨特優(yōu)異的性能，使其應用十分廣泛，成為塑料制品新的功能改性材料之一。硫酸鋇具有提高塑料制品的耐化學(xué)腐蝕性、耐熱性、改善產(chǎn)品外觀(guān)等特點(diǎn)。硫酸鋇可用于PP、ABS、PA、PET 等樹(shù)脂生產(chǎn)的家電外殼、機械零件、汽車(chē)部件、空調面板、電熱壺外殼等。
硫酸鋇還可以增加塑料制品的比重，改善塑料的耐磨性、耐老化性，提高光亮效果等，擴大塑料制品的應用領(lǐng)域。
2.5 云母
云母指的是天然白云母，是一種具有獨特結構的層狀鋁硅鹽酸礦物，單斜晶系，晶體呈假六方片狀。白云母薄片透明無(wú)色，厚片略帶淺綠、黃、橙等色，玻璃光澤，解理面呈珍珠光澤，硬度2.5～3.1，比重2.76～3.10g/cm3。
云母可改善塑料的物理性能 云母具有較好的增強作用，可提高機械部件、車(chē)輛零件、木塑制品、家電外殼、包裝制品、薄膜、拉絲和繩索等塑料產(chǎn)品的物理性能。
云母可改善塑料的氣密性 云母粉具有優(yōu)異的薄片狀晶形，有效阻隔面積很大。在塑料加工中，經(jīng)過(guò)壓延、拉伸等作用，云母晶片取向既可在塑料內形成平行取向排列，與氣體、液體的滲透方向相垂直，從而在塑料等材料內形成層層阻隔，使氣體和液體極難穿透。在塑料中加入云母粉后，可以用來(lái)生產(chǎn)啤酒瓶、藥物包裝瓶、防潮防滲漏材料以及特種塑料包裝材料，起到屏蔽光輻射的效能，以改善產(chǎn)品儲存效果。
云母可改善塑料的光學(xué)性能 云母晶片具有反射、散射紅外線(xiàn)和吸收、屏蔽紫外線(xiàn)等功能。在農膜中加入云母粉，可阻隔紅外光向外散失，還能散射紫外光，提高大棚、地膜的保溫效果。
云母可改善塑料制品的絕緣性能 云母本身是高性能絕緣材料，具有極高的電阻性。在塑料中添加片徑比大的云母粉，可有效提高其絕緣性，還可改善塑料制品的耐熱性等。
2.6 沸石
沸石(Zeolite)最早發(fā)現于1756 年。沸石是沸石族礦物的總稱(chēng)，是一種架狀含水的堿或堿土金屬鋁硅酸鹽礦物，密度為1.92～2.80g/cm3，莫氏硬度為5～5.5。
由于天然沸石是一種最典型的具有納米介孔結構的非金屬礦，可作為制造納米結構組裝材料的載體與媒介，正日益受到科技界的密切關(guān)注。沸石晶體的大量孔穴和孔道，使沸石具有很大的比表面積，具有很強的選擇性吸附能力；天然沸石還有著(zhù)良好的耐酸性和熱穩定性，具有在水溶液中與其他陽(yáng)離子進(jìn)行可逆交換的性質(zhì)；沸石的催化性能表現為當某些反應物質(zhì)寄附于沸石晶體內部孔穴的表面上時(shí)，其反應速度有所加快，且反應生成的新物質(zhì)又可以從沸石內部擴散釋放出來(lái)，所以沸石在化工、環(huán)保方面作為分子篩廣泛用作吸附劑、離子交換劑、催化劑、凈化處理劑等等。
沸石是近年來(lái)塑料界關(guān)注的新的改性材料，沸石的比重、納米微孔結構及它的吸附性和耐化學(xué)穩定性可為塑料制品擴大應用領(lǐng)域提供新的發(fā)展空間，特別是在有害氣體吸附、家居裝飾、汽車(chē)內飾、鞋體材料等方面進(jìn)行了諸多研究，取得了令人驚喜的效應。
2.7 其他無(wú)機粉體在塑料中的應用
高嶺土可提高玻璃化溫度較低的熱塑性塑料的拉伸強度和模量，提高塑料制品的剛性和強度，加入到聚丙烯中還可以起到成核劑作用。高嶺土對紅外線(xiàn)的阻隔作用非常顯著(zhù)，在軍事器材上已得到應用，在薄膜中應用可提高保溫效果。
 高嶺土在煅燒后可明顯提高塑料的電絕緣強度，可用于電線(xiàn)、電纜及耐高壓絕緣產(chǎn)品，在長(cháng)距離特高壓電力輸送方面有著(zhù)廣闊的研究發(fā)展空間。高嶺土顆粒具有極強的凝聚傾向，采用特殊表面活化處理技術(shù)才能達到均勻分散的目的。
木粉、竹粉、秸稈粉與塑料復合生產(chǎn)成木塑制品，在國內外得到了大量的推廣應用，因來(lái)源豐富、價(jià)格低廉受到用戶(hù)青睞，但它的耐熱性是制約用量和用途的主要瓶頸。
玻璃微珠（電廠(chǎng)粉煤灰）具有比重小、硬度大、流動(dòng)性好等優(yōu)點(diǎn)，可用于注塑、中空等塑料制品的填充改性。不同材料填充的聚丙烯、尼龍66 的性能見(jiàn)表4、表5。
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