塑料制品配料之填料选用

1、塑料制品之填料选用填料又称为填充剂， 其主要目的是降低塑料制品的成本。 其他正 面作用有改善制品的耐热性、刚性、硬度、尺寸稳定性、耐蠕变性、 耐磨性、阻燃性、 消烟性及可降解性，降低成型收缩率以提高制品精 度；副作用有导致制品某些性能的下降甚至是大幅度下降， 最明显的 下降性能有冲击强、拉伸强度、加工流动性、透明性及制品表面光泽 度等。填料可分为无机填料和有机填料两大类。（ 1） 矿物填料 碳酸钙 。具有价格低廉、来源广泛、无毒无味、色泽白并易着色、硬度低、易干燥、 化学稳定性高等优点，成为用量最大、用途最广泛的第一大类填料。依密度高低或来源不同， 可将碳酸钙分为重质和轻质两类。 重质碳酸钙用

2、天然方解石粉碎研 磨而成，轻质碳酸钙以石灰石为原料经煅烧等化学过程制成。重质碳酸钙主要用于PP 塑料编织袋、编织布、打包带（2040份），PVC地板（150份）、地板革（3040份）、百叶窗（100份）、护墙板（200份），LDPE垃圾袋（30%）等；轻质碳酸钙主要用于 PVC人造革（10 20份）、管材和异型材（510份），PE瓦楞箱（100份）等。 滑石粉。滑石粉的组成为 3MgO 4SiO2 H2O,结构与云母类似，呈片状结构。外观为白色或淡黄色细粉， 柔软而有滑腻感，有利于复合材料的刚性和耐热性，硬度低、有一定润滑性、对设备磨损轻，是仅次于碳酸钙的第二大填料品种。滑石粉因片状结构， 其

3、补强作用比碳酸钙大， 但填充量大时， 影响制品的焊接性能。滑石粉对波长为 7 25um 的红外线有阻隔作用，可用于农用大棚夜间保温。滑石粉可作为PP的成核剂，还可用于 PO类薄膜的滑爽剂。滑石粉在 PP 改性中应用最多，一般与弹性体材料复合加入，在增韧同时增加刚性。 云母 。云母的种类很多，用其工业碎片经干法或湿法粉碎即可用之于塑料填料。云 母的晶形是片状的， 其厚径比大，如能在填充中保持此厚径比，增强效果显著，因此被称为 补强填料。云母的另一特点为对波长为 725um的红外线有阻隔作用，其效果优于具有同类功能 的滑石粉和高岭土， 且其日光透过率比其他填充材料高， 最适于农用大棚的白天增温和夜

4、间 保湿。 云母颗粒表面能高，不易实现包覆和偶联处理等，因此用量一直不高，只用于补强或棚膜保温。云母常用于 PVC、PP、PE、ABS及PA中，加入量为 10%40%。 高岭土 。高岭土是黏土的一种，又称为陶土。本身含有的结合水在高温下方可除去， 但在空气中极易吸附水，所以用做填料的高岭土要特别注意水分的影响。普通高岭土。一是用煅烧高岭土提高塑料的绝缘性，在 PVC 中加入 10%煅烧高岭土， 可提高电绝缘性 510 倍。二是利用其具有同滑石粉、云母一样对波长为725um 的红外线有阻隔作用，用于农用大棚膜保温瓶剂。此外，高岭土还可作为PP的成核剂。 硫酸钡 。硫酸钡填充复合材料的表面光泽高于

5、其他填充材料，应用范围不广，主要 用于几个特殊领域。 一为利用其密度高， 制造高密度塑料制品如音箱和渔网坠等； 二为利用 其可吸收 X 射线和 Y 射线，制作防辐射塑料制品；三为用之于吸音和导热填充材料。 玻璃微珠 。玻璃微珠有两类，一是从粉煤灰中提取，本色略带灰色，沉珠为实芯， 飘珠为空芯；二是从粉煤灰中提取，本色略带灰色，沉珠为实芯，飘珠为空芯；二是人工合 成，全部为空芯，本身为白色。玻璃微珠可为典型的轻质填料，其表面光滑、球状、中空结构。玻璃微珠可加入 PP、PS、ABS、PE及PA中，用于轻质填充、隔热、隔音、防震等改 性制品，还可用于光学制品。 黏土 。黏土是一类材料的总称，除了前面

6、提到的高岭土外，还有蒙脱土（MMT ）、凹凸棒黏土（ TA ）、伊利石、海泡石、羟基磷灰石（ HA ）等。这类材料为天然纳米材料， 具有很好的利用价值。 新材料：多孔粉石英，可作为该各类塑料制品的高性能填料。多孔粉石英多孔粉石英属于一种火山灰沉积岩。该产品自然粒径细（0.5卩m左右），颗粒分布均匀，比表面积大（8.3m2/g）,外形结构近似球型无棱角状。以电子显微镜图象看，其表面全是纳 米级的介孔，平均孔径约为8.8nm （纳米）。多孔粉石英的特点：多孔结构、自然粒径细、比重轻和表面近似球状。这使得在高分子 复合材料中有较好的流动性、分散性且不易沉淀。决定了在塑料行业中有极其广泛的用途。多孔粉

7、石英属于二氧化硅体系一种，使用的安全性被认可，已广泛用于塑料制品行业， 廉价的多孔粉石英还可以降低成本。（ 2） 工业废渣 粉煤灰 。粉煤灰为热力发电厂排放出来的废渣，具体由十几种成分组成。其中二氧化硅占 61%左右，三氧化二铝占 21%左右，其他成分有 Fe2O3、 CaO、MgO、NaO 及 K2O等。粉煤灰的外观为灰白色，平均粒径为80um，相对密度为2.02.4。由于粉煤灰中含有圆而滑的玻璃微珠，易于在树脂中均匀分散，填充量可达40%左右。主要用于 PVC 和 PP制品中如地砖等，表面可用硅烷类偶联剂处理。 红泥。红泥又称为赤泥，代号RM，为铝土矿碱法生产氧化铝时排放的废渣。我国铝厂都

8、有丰富的红泥资源，是一种价廉易得的填料。红泥的相对密度为2.7 2.9，粒度为20um，接近胶体的尺寸，其 PH=1012,呈碱性。红泥的组成很复杂，大致组成为 SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3 及 TiO2 等。不同生产方 法的成分也不同，其中以拜耳法红泥用做塑料填料最好。拜耳法红泥粒度较细、软质， 对提高塑料制品性能有利，其次选用烧结法红泥， 最后选用联合法红泥。红泥易吸水， 使用前要 干燥处理，干燥条件为 105C、3h,然后在1000C以上温度烧结 1h。 盐泥。盐泥的代号为 SM,是碱厂排放出来的废渣，其主要成分为SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3 、 CaCO3、 C

9、aSO4、 Mg（OH）2 、 MgO 及 NaCl 等。盐泥的外观为灰白色湿泥，手感滑 腻， PH 值为 10 左右。盐泥在填充前需进行表面偶联处理，偶联剂选用钛酸酯类NDZ-101 最佳。在 PVC 中加入 40 份时，拉伸强度只下降 10%，而冲击强度反而有小幅度升高。此外，盐泥还可改善 PVC 的耐油性，并可使挤出成型的出口膨胀降低。其他工业废渣还有：铁泥，用黄铁矿制硫酸的废渣，主要成分为Fe2O3 等；白泥，造纸厂废渣；碱泥，苛化法制碱的废渣，主要成分为 CaCO3 等；滤泥，制糖厂排放的废渣； 此外还有泥炭等。2.有机填料（1）天然纤维类天然纤维是指以木材、秸杆、果实壳等原料粉碎的

10、产物，具体如各类木粉、纸粉、玉米秆、麦秆、稻草、稻壳、麻类、棉花籽、核桃壳、棉花壳、花生壳、椰壳及 甘蔗渣等。 天然纤维填料由纤维素、 半纤维素及木质素等有机物质组成， 并以纤维素为主要 成分。天然纤维填料的最大优点为补强作用大，虽然不及无机纤维和有机合成纤维作用强， 但远远超过普通填料。天然纤维填料因含有木质素，加工性能好； 因含有角质，可提高填充 制品的光泽度。在天然纤维填料中，以木粉和纸粉最常用。与合成纤维和玻璃纤维相比，天然有机纤维的优点： 高温下易降解，加工温度不宜高于230C，只适用于低熔点树脂； 与基体树脂的相容性差，影响加工流动性。（ 2）淀粉类 淀粉是一类多糖类化合物，广泛存

11、在于植物中，具体如玉米、土豆、地瓜、木薯、 甜菜等均含有大量淀粉。 淀粉在各种环境中具有完全生物降解能力， 降解产物为二氧 化碳气体， 不对土壤和空气产生危害，价格低廉并可再生，资源丰富，因此以淀粉为主要原料的降解塑料受到人们的高度重视， 是目前天然降解材料的研究热点。 但淀粉本身不具有热 塑性能， 不能直接用于降解材料， 而需用与其他材料共混或进行改性处理后， 才可用作降解 塑料。淀粉是来源丰富、价格便宜的天然高分子材料。天然淀粉由直链淀粉和支链淀粉两部 份组成，两部份的比例因植物品种不同而异。 直链淀粉溶于水，而支链淀粉不溶于水， 因此 两者可水分离。 直链淀粉属于热塑性高分子材料， 也称

12、为热塑性淀粉， 加热可熔化，可用热 塑性方法加工；支链淀粉不溶于水，属于热固性高分子材料，不可以用热塑性方法加工。淀粉的生物降解性能优异，是首选的降解类填料，特别是近年来降解塑料的品种、产量 和应用越来越大， 淀粉的重要性越来越大。 在生物降解塑料中加入淀粉， 不仅可大大降低其 成本，还可改善某些性能。（ 3）纤维素类 纤维素是存在于地球上植物生命活动中产生的天然高分子材料之一， 是构成包裹植物细胞外层细胞壁的主要成分， 是地球上产量最大的天然高份子材料。 据粗略 统计，全球每年新增加植物量 10000 亿吨，其中 80%为纤维素， 15%为木质素， 5%的半纤 维素。纤维素是地球上最丰富的碳水化合物，在草本植物中含10%25%，在木材中含40%45%，在亚麻等韧皮纤维中含 60%85%,在绵花中含90%。总之，在任何植物的秸秆、叶 子、根和果壳中都含有大量的纤维素，而且年复一年，年年再生，不用也会自然烂掉。获得纤维素通常有两种方法：一是选择天然纤维素含量极高的植物,如木浆和棉子绒； 二是在木材和其他木化植物中提取, 要获得高纯度的纤维素, 必须