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 天然方解

2、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（ 1020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 3MgO4SiO2H2O,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。

3、 滑石粉因片状结构，其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 725um 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。 1/ 6 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

4、，最适于农用大棚的白天增温和夜间保湿。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 xx 常用于 PV C、PP、P E、 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 7 25um 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

5、。 硫酸钡。硫酸钡填充复合材料的表面光泽高于其他填充材料，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

6、学制品。 2/ 6 黏土。黏土是一类材料的总称，除了前面提到的高岭土外，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 xx 多孔粉石英属于一种火山灰沉积岩。该产品自然粒径细（ 0.5m 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 xx 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

7、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 Fe2O 3、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 2.0 3/ 6 2.4。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

8、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=10 12,呈碱性。 红泥的组成很复杂，大致组成为 SiO 2、 CaO、 Fe2O 3、 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 105、3h，然后在 1000 以上温度烧结 1h。 盐泥。盐泥

9、的代号为 SM,是碱厂排放出来的废渣，其主要成分为 SiO 2、 CaO、 Fe2O 3、Al2O 3、 CaCO 3、 CaSO 4、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 4/ 6 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 CaC

10、O3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

11、不宜高于 230，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

12、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 5/ 6 称为热塑性淀粉，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 100 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，必须完