中國粉體網訊 一般來說，塑料改性技術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（也可再分為增強改性）、共混改性等。填充改性是指在塑料成型加工過程中加入無機或有機填料，不僅能使塑料制品價格大大降低，對塑料制品的推廣應用有促進作用。而且更重要的是能顯著改善塑料的力學性能、耐摩擦性能、熱學性能、耐老化性能等，例如能克服塑料的低強度、不耐高溫、低剛性、易變形、易蠕變等缺點。
1、碳酸鈣
碳酸鈣是價格最低的填料之一，具有無毒、無刺激性、無氣味、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，對填充塑料的著色干擾極小，用量達70%。
碳酸鈣硬度較低，大量填充對設備的磨損強度也較小；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次級穩定作用中酸性接受體；塑料受熱燃燒時可阻滯煙霧的產生；填充塑料（如PP）時，雖然提高強度、彎曲模量和熱變形溫度的效果不如滑石粉、石棉，但會使填充PP有較好的抗沖擊性能，而且其對尺寸穩定性、剛性、韌性的影響也因粉體指標呈現一定差異性，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。如果樹脂能充分潤濕包裹住碳酸鈣粒子，填充塑料還會具有良好的耐酸性；由于還有一定的含濕量，用于對濕熱敏感的塑料填充改性時需預先進行干燥處理。
（1）重質碳酸鈣：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98%以上，白度高，補強效果好。方解石又可細分為大方解石和小方解石兩種，主要是按結晶尺寸的大小不同而劃分，小方解石碳酸鈣的各方面指標不如大方解碳酸鈣石好，尤其是因組成中含有游離碳，導致加工中易變成灰白色，但價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，補強效果稍差，熱加工易輕微變色，但價格低。
（2）輕質碳酸鈣：以石灰石礦物為原料經煅燒、消化、重新碳酸化等化學過程制成，優點為組成比較均一，粒度可以達到5μm左右，沉積密度遠遠小于重質碳酸鈣，填充制品的相對密度也略小于重質碳酸鈣，因此稱為輕質碳酸鈣。
輕質碳酸鈣的缺點為加工中易變色，價格也略高于重質碳酸鈣，加上粉體生產過程中有一定環保排放要求，產能受到一些限制。但是輕質碳酸鈣在PVC制品中因具有韌性好、輔助吸收HCl提高熱穩定性和幫助消除黃色色光等獨特性能，未來仍然會有一定的市場。輕質碳酸鈣按粒徑不同可以分為普通輕質碳酸鈣和納米碳酸鈣，兩種的生產工藝路線基本相同，只是采用生產輕質碳酸鈣相同的工藝進行適當的改進就可以生產納米碳酸鈣。納米碳酸鈣因粒徑變得很細，表面極性很強，表面自由能很高，在粒度達到1μm時很容易團聚，達不到預期的改性效果。
2、滑石粉
滑石粉是純白、銀白、粉紅或淡黃的細粉，不溶于水，化學性質不活潑，性柔軟有滑膩感，是典型的片狀填料。片狀結構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。
滑石粉因片狀結構，一般情況下其補強作用比碳酸鈣顯著，有利于提高復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影響制品的焊接性能。以PP為例，對塑料的改性效果與碳酸鈣比較，滑石粉對PP的拉伸強度和剛性較好，而碳酸鈣對PP的沖擊強度和斷裂伸長率較好，彎曲強度和彎曲模量兩者都提高�；墼赑P改性中應用最多，一般與彈性體材料復合加入，在增韌同時增加剛性。
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，滑石粉對波長為7～25μm的紅外線有阻隔作用，可用于農用大棚夜間保溫。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，對于二氧化硅含量較高的滑石粉，因折光指數與聚乙烯接近，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，則拉伸強度為21MPa，拉伸彈性模量為1370MPa，伸長率為60%，熱變形溫度為96℃。有時要用各種化合物對高嶺土表面進行親油性處理，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%，經處理后可達到20%～40%。在聚丙烯中，高嶺土的摻入量為6%～8%時，經處理后則可達到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的高嶺土，拉伸強度由原來的22.9MPa增加到30.4MPa，彎曲強度由原來的44.7MPa增加到58.1MPa，熱變形溫度由原來的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提高拉伸強度和彎曲強度，主要用于PP和PA制品的補強填充。如能在加工中保持此長徑比，其補強作用明顯，可提高復合材料的拉伸強度（達60MPa以上）和撓曲強度（達90MPa以上），并可代替部分玻璃纖維用于增強材料。除需要補強場合外，硅灰石在塑料中應用不多，主要原因為多數硅灰石在塑料加工溫度下顏色變灰，另外長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，故常用于醫療衛生器械，可提高耐藥品性，增加制品密度，減少制品的X光透過率。在塑料中填充硫酸鋇的成型加工條件與碳酸鈣填充時基本相同。
硫酸鋇用于塑料的填充復合材料主要用于幾個特殊領域，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，當其粒徑小于可見光波長400nm時，常用于塑料薄壁制品的透明填充。
（6）部分替代顏料：硫酸鋇對各種顏料的反射率、透過率及著色力都會有一定的改善，對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。
結語
常見非金屬礦物粉體填料在塑料領域應用已經有很長的一段時間，技術相對比較成熟。從新材料綠色和高附加值的發展趨勢來看，常見非金屬礦物粉體材料仍有較大的價值，其降本作用和材料替代作用始終被企業所重視，但對更進一步的功能性提升依舊有很大上升空間。
參考來源：
楊明山著塑料改性工藝、配方與應用（第二版）化學工業出版社
李建軍主編塑料配方設計（第三版）化學工業出版社
粉體網
(中國粉體網編輯整理/昧光)
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