中國粉體網訊 改性塑料是指在通用塑料和工程塑料的基礎上，經過加工改性，使其具有阻燃、抗沖、高韌性、易加工性等更加優越性能的塑料。
改性塑料生產工藝與流程
來源：金發科技2020年度報告
塑料加工改性方法分為物理方法和化學方法，包括填充、共混、增強、阻燃、共聚、交聯等。目前，最常用的改性方法是填充、共混、增強等物理方法。填充改性是在塑料成型加工過程中加入無機填料或有機填料，使塑料制品的原料成本降低達到增量的目的，或使塑料制品的性能有明顯改變；共混改性是將兩種或者兩種以上的塑料、橡膠、添加劑等進行攪拌在一起，最后通過熔融擠出，達到改變原材料的性能并使其具備特殊的塑料性能；增強改性是通過加入玻璃纖維、碳纖維、云母粉等纖維狀或片狀填料來達到增加塑料剛性及強度的目的。
無機粉體在改性塑料中應用廣泛，未來隨著汽車、家電等行業的發展，無機粉體在改性塑料中將占據更重要的地位。
塑料用粉體材料（按化學組成分類）
來源：中國塑料工業年鑒（2017）
碳酸鈣資源豐富、加工方便、價格低廉，是塑料中應用最早、用量最大的無機填充材料。無機粉體的加工技術進步推動了碳酸鈣向超細化、分級化、功能化轉變。國內外將方解石類粉碎到一定細度后，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，在塑料中應用更為寬泛。
濕法活性鈣在塑料制品中的應用性能
來源：朱建軍《無機粉體在塑料中的應用》
碳酸鈣的應用在明顯降低產品成本的同時，塑料制品的某些物理性能得到改善，還可節約合成樹脂。尤其是納米碳酸鈣，其形態不同，使得改性塑料的性能也不大一樣。比如立方形碳酸鈣有助于改善塑料的沖擊性能，而纖維狀碳酸鈣能更好的改善塑料的拉伸性能等。
硅灰石
硅灰石呈針狀結構，可用于工程塑料的增強改性，隨著添加量的增加，可明顯提高樹脂的熱變形溫度、彎曲強度、彎曲模量等性能，可廣泛用于汽車、家電、工具等受熱易變形的塑料制品。作為塑料中的無機改性材料，硅灰石加工工藝應以保持較大的長徑比棒狀結構，采用硅烷偶聯劑進行表面活化改性處理，以提高或保證不同材料界面相容效果。
滑石粉
滑石作為一種添加劑、改質劑或填料，在塑料中已得到廣泛應用。滑石呈片狀結構，在塑料、橡膠中應用具有明顯的增強改性作用，可提高塑料制品的拉伸強度、沖擊性能、抗蠕變性、耐熱性、抗撕裂性等。改善產品的表面外觀，降低產品收縮率，提高阻隔效果，減少透氣性，增加塑料制品的剛性和彎曲模量，已成為改善塑料制品物理性能的重要改性材料。
硫酸鋇
將天然礦石（重晶石）經粉碎、水洗、干燥后制得為重晶石粉（也稱重質硫酸鋇），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（也稱輕質硫酸鋇），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異等特點，可提高塑料制品的耐化學腐蝕性、耐熱性、改善產品外觀等。硫酸鋇可用于PP、ABS、PA、PET等樹脂生產的家電外殼、機械零件、汽車部件、空調面板、電熱壺外殼等。此外，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域。
云母
云母具有特殊的大片徑比結構，對塑料制品具有較好的增強作用，可提高機械部件、車輛零件、塑木制品、家電外殼、包裝制品、薄膜、絲類和繩索等塑料產品的物理性能；云母粉具有優異的薄片狀晶形，有效阻隔面積很大，可改善塑料的氣密性；云母晶片具有反射、散射紅外線和吸收、屏蔽紫外線等功能，可改善塑料的光學性能；云母本身是高性能絕緣材料，具有極高的電阻性，可改善塑料制品的絕緣性能。
沸石
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；天然沸石還有著良好的耐酸性和熱穩定性，具有在水溶液中與其他陽離子進行可逆交換的性質；沸石的催化性能表現為當某些反應物質寄附于沸石晶體內部孔穴的表面上時，其反應速度有所加快，且反應生成的新物質又可以從沸石內部擴散釋放出來，所以沸石在化工、環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。
沸石是近年來塑料界關注的新的改性材料，沸石的比重、納米微孔結構及它的吸附性和耐化學穩定性可為塑料制品擴大應用領域提供新的發展空間，特別是在有害氣體吸附、家居裝飾、汽車內飾、鞋體材料等方面進行了諸多研究，取得了令人驚喜的效應。
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。高嶺土對紅外線的阻隔作用非常顯著，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、電纜及耐高壓絕緣產品，在長距離特高壓電力輸送方面有著廣闊的研究發展空間。此外高嶺土顆粒具有極強的凝聚傾向，采用表面活化特殊處理技術才能達到均勻分散的目的。
氫氧化鎂和水鎂石粉
氫氧化鎂在340℃時可失去結晶水，而失水后的產物氧化鎂是耐火材料。由于失水反應是吸熱反應，因此使用氫氧化鎂可實現聚烯烴塑料的低煙無鹵阻燃，氫氧化鎂兼具填充、阻燃和抑煙三大作用。較之起同樣作用的氫氧化鋁，由于其分解溫度高于聚烯烴塑料的加工溫度(180～220℃)，因此在填充塑料加工時，所加入的氫氧化鎂不會提前分解。
氫氧化鎂可用海水或咸水湖的湖水制作，主要是利用其中的氯化鎂，但由于雜質很難除凈，故氫氧化鎂的制造成本較高。近年來國內開始使用天然礦物水鎂石經粉碎研磨制成粉體材料，已成功地代替化學方法生產的氫氧化鎂用于低煙無鹵阻燃聚烯烴塑料。
其他無機粉體在改性塑料中的應用
玻璃微珠有耐高溫、導熱系數小等優點，用于填充塑料不僅可增加材料的耐磨、抗壓、阻燃等性能，而且，它特殊的球形表面還可提高材料的加工流動性，另外，它表面光澤度好，可增加制品的表面光澤，減少表面的污垢吸附。
13Å托貝莫來石是一種新型的多功能吸附催化材料，具有高度發育的孔隙結構和極大比表面積，完全符合VOCs氣體吸附催化劑的要求，是一款既有強的吸附功能又具備催化性能的多功能無機材料。
在塑料改性領域，相比于目前常用的碳酸鈣、滑石粉等無機填料，13Å托貝莫來石具有以下優點：
（1）比表面積大，為125m2／g，孔容(孔體積)大，為0.43cm3／g，是一種具有較高吸附性能的材料，這是其他無機填料所不具備的特性；
（2）真密度僅為1.1～1.3g／cm3，遠小于碳酸鈣等產品，有利于塑料制品的輕量化；
（3）磨耗值低，為2～6mg／2000次，對加工設備的損耗小；
（4）導熱系數低，強吸水吸油性，其吸油值達到了257g／100g。
黑滑石、黑方解石等黑色無機礦物近年來也得到企業的青睞，塑料、橡膠中添加黑色無機粉體后，可部分替代炭黑，礦產資源充分利用的同時，生產成本具有明顯的優勢。
小結
改性塑料的應用覆蓋了家電、汽車、辦公設備、電子電氣等傳統行業和軌道交通、精密儀器、航空航天、新能源等高新技術領域。隨著全球汽車、家電、辦公設備、電動工具等產業不斷向中國轉移，以及國內經濟的快速發展和“以塑代鋼”、“以塑代木”的不斷推進，我國正在成為全球改性塑料最大的市場和主要需求增長引擎。對此加快無機粉體的研究，結合不同產品、不同工藝，有針對性地研究生產分門別類產品，以滿足不同領域的不同需求。
參考資料：
徐同考.無機粉體在塑料功能改性中的應用與發展前景
朱建軍等.無機粉體在塑料中的應用
徐同考.粉體材料在塑料中的應用現狀與展望
劉英俊.粉體材料在塑料中的應用現狀與展望
潘瓏等.新型托貝莫來石在塑料中的應用
（中國粉體網編輯整理/黑金）
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