第六章-填充剂.优秀PPT.ppt

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1、第第6章章 填充剂填充剂 6.1 概述概述6.2 材料的填充机理材料的填充机理6.3 填充剂的作用填充剂的作用6.4 填充剂的分类与特性填充剂的分类与特性 又名填料、填加剂、填充物。加入物料中可以改善物料性又名填料、填加剂、填充物。加入物料中可以改善物料性能，或能增容、增重，降低物料的成本的固体物质。通常不能，或能增容、增重，降低物料的成本的固体物质。通常不含水、中性、不与物料组分起不良作用的有机物、无机物、含水、中性、不与物料组分起不良作用的有机物、无机物、金属或非金属粉末等均可作为填充剂。常用的工业填充剂有金属或非金属粉末等均可作为填充剂。常用的工业填充剂有高岭土、硅藻土、滑石粉、石墨、炭

2、黑、氧化铝粉、玻璃粉、高岭土、硅藻土、滑石粉、石墨、炭黑、氧化铝粉、玻璃粉、石棉粉、云母粉、石英粉、碳纤维、粉末状软木、金刚砂等。石棉粉、云母粉、石英粉、碳纤维、粉末状软木、金刚砂等。6.1 概概 述述6.2 材料材料的填充机理的填充机理 6.2.1填料对材料的补强作用填料对材料的补强作用填料的补强作用可分为两种：一种是活性填料的正补强，即填料的补强作用可分为两种：一种是活性填料的正补强，即填料填充到聚合物中，彼此间存在着次价力或化学作用。就填料填充到聚合物中，彼此间存在着次价力或化学作用。就次价力而言，虽然很小，但具有加和性，特殊是当聚合物的次价力而言，虽然很小，但具有加和性，特殊是当聚合物

3、的相对分子质量较大，填料的作用较强时，其总力则显得很可相对分子质量较大，填料的作用较强时，其总力则显得很可观，从而可能变更聚合物分子的构象平衡和松弛时间，使其观，从而可能变更聚合物分子的构象平衡和松弛时间，使其部分强度提高。部分强度提高。例子例子1：木粉填到酚醛塑料中，可以在相当大的范围：木粉填到酚醛塑料中，可以在相当大的范围(10%50%)内起补强作用。缘由可能是酚醛树脂中的极性基内起补强作用。缘由可能是酚醛树脂中的极性基-羟基、羟基、羟甲基、醚氧基与木粉纤维表面上的羟基间存在着次价力，羟甲基、醚氧基与木粉纤维表面上的羟基间存在着次价力，能把二者联系起来。能把二者联系起来。例子例子2：-纤维

4、素填充的脲醛压塑粉经成型后，在显微镜下检纤维素填充的脲醛压塑粉经成型后，在显微镜下检查，看不到纤维纱的单独存在，并且强度有所提高。说明在查，看不到纤维纱的单独存在，并且强度有所提高。说明在树脂和填料之间不仅存在物理的次价力作用，而且树脂分子树脂和填料之间不仅存在物理的次价力作用，而且树脂分子中的羟甲基与纤维素分子中的羟基发生了化学作用，生成了中的羟甲基与纤维素分子中的羟基发生了化学作用，生成了醚键，起到了补强效果。醚键，起到了补强效果。例子例子3：赤泥和轻质碳酸钙填充：赤泥和轻质碳酸钙填充PVC时，在同样粒径、份数、时，在同样粒径、份数、相同的工艺条件下，赤泥填充相同的工艺条件下，赤泥填充PV

5、C的强度高于轻质碳酸钙填的强度高于轻质碳酸钙填充充PVC的强度，间接证明赤泥与的强度，间接证明赤泥与PVC的亲和性比轻质碳酸钙的亲和性比轻质碳酸钙与与PVC的亲和性好，因此前者比后者补强效果好。的亲和性好，因此前者比后者补强效果好。木粉含量与酚醛塑料木粉含量与酚醛塑料弯曲强度的关系弯曲强度的关系含不同种类及用量填料的含不同种类及用量填料的软软PVC的抗拉强度的抗拉强度填料的另一种补强作用是非活性填料的另一种补强作用是非活性(惰性惰性)填料的负补强，也叫增填料的负补强，也叫增容剂。容剂。这种填料填充到聚合物中后，不但不补强，反而降低强度。这这种填料填充到聚合物中后，不但不补强，反而降低强度。这是

6、由于它与基体聚合物的高分子链几乎没有作用，不仅没有补是由于它与基体聚合物的高分子链几乎没有作用，不仅没有补强效果，相反因它的存在成为应力集中区，且无法传递给基体，强效果，相反因它的存在成为应力集中区，且无法传递给基体，微裂纹由此产生，成为破坏的先导，从而导致填充材料强度下微裂纹由此产生，成为破坏的先导，从而导致填充材料强度下降。降。当然若用表面活性剂或偶联剂处理后，能改进其惰性者例外。当然若用表面活性剂或偶联剂处理后，能改进其惰性者例外。木粉含量与木粉含量与HDPE断裂强度的关系断裂强度的关系补强作用的大小取决于材料的本体结构补强作用的大小取决于材料的本体结构(交联网和缠结网结构交联网和缠结网

7、结构)、填料的用量、比表面积大小、表面活性、粒子大小及分布、填料的用量、比表面积大小、表面活性、粒子大小及分布、相结构以及粒子在聚合物中集聚和分散状况等。其中最重要相结构以及粒子在聚合物中集聚和分散状况等。其中最重要的是填料、聚合物与所形成界面层的相互作用的是填料、聚合物与所形成界面层的相互作用(如上所述的，如上所述的，干脆作用和间接作用干脆作用和间接作用)，这种相互作用既包括粒子表面对高分，这种相互作用既包括粒子表面对高分子链的物理或化学的作用力，又包括界面层内高分子链的取子链的物理或化学的作用力，又包括界面层内高分子链的取向和结晶等。向和结晶等。6.2.2填料的堆砌理论填料的堆砌理论填料的

8、堆砌理论是针对填料在材料中的最佳用量提出来的，填料的堆砌理论是针对填料在材料中的最佳用量提出来的，该理论应用较为广泛。填料的堆砌密度对填充材料性能影响该理论应用较为广泛。填料的堆砌密度对填充材料性能影响很大，不同用途的填充材料对其堆砌密度要求也不相同。很大，不同用途的填充材料对其堆砌密度要求也不相同。然而，对大多数填充材料来说，最大密堆砌不确定适合，一然而，对大多数填充材料来说，最大密堆砌不确定适合，一是可能不能保证强度；二是给加工带来困难；三是填料价格是可能不能保证强度；二是给加工带来困难；三是填料价格高，影响制品成本。高，影响制品成本。最大密堆砌：最大颗粒的堆砌，确定了该体系的体积，但体最

9、大密堆砌：最大颗粒的堆砌，确定了该体系的体积，但体系中颗粒间还有大量空隙，然后较细的颗粒填充其间，总体系中颗粒间还有大量空隙，然后较细的颗粒填充其间，总体积仍旧不变。较细颗粒间还有很多空隙，再被更细的颗粒填积仍旧不变。较细颗粒间还有很多空隙，再被更细的颗粒填充。颗粒越来越细，以至无穷。体系的总体积等于填料的真充。颗粒越来越细，以至无穷。体系的总体积等于填料的真实体积。这种如数学上几何级数排列的堆砌体系，其最终堆实体积。这种如数学上几何级数排列的堆砌体系，其最终堆砌体积确定于粒径的分布及最终剩下的空隙体积。砌体积确定于粒径的分布及最终剩下的空隙体积。例如：球例如：球-球堆砌，大球是球堆砌，大球是

10、100%，样品密度为，样品密度为62.5%。而当。而当大球占大球占85%体积，小球占体积，小球占15%体积时，则样品密度为体积时，则样品密度为72%；又当大球占又当大球占72%体积，小球占体积，小球占28%体积时，则样品可得最大体积时，则样品可得最大密度为密度为85%，这样细细测析下去可得更大的密度。因此，这样细细测析下去可得更大的密度。因此，利用特定粒径分布，可以获得最大密堆砌体系，此时在填充利用特定粒径分布，可以获得最大密堆砌体系，此时在填充材料中，运用的基体聚合物最少。反之，接受单一粒径材料中，运用的基体聚合物最少。反之，接受单一粒径(事实事实上不大可能上不大可能)填料，就可得最小密堆砌

11、，这样填料间堆砌得最填料，就可得最小密堆砌，这样填料间堆砌得最疏松、填料含量最少、基体聚合物运用量最多。疏松、填料含量最少、基体聚合物运用量最多。为达此目的，选用纵横比很大的颗粒，如纤维状或长针状颗为达此目的，选用纵横比很大的颗粒，如纤维状或长针状颗粒为好，这样可占据较大的体积，降低填充物料的粘度粒为好，这样可占据较大的体积，降低填充物料的粘度。6.3 填充剂的作用填充剂的作用 填充剂的作用除降低成本外，还具有下列作用。如降低成型收填充剂的作用除降低成本外，还具有下列作用。如降低成型收缩率，提高刚性和模量调整树脂粘度，改善着色效果，降低表面粗缩率，提高刚性和模量调整树脂粘度，改善着色效果，降低

12、表面粗糙度，改善耐热性、耐磨性、耐腐蚀性、自熄性及电绝缘性等。加糙度，改善耐热性、耐磨性、耐腐蚀性、自熄性及电绝缘性等。加人功能性填充剂还能赐予复合材料导电、导磁、压电、导热、防辐人功能性填充剂还能赐予复合材料导电、导磁、压电、导热、防辐射等功能，但也会带来一些不足，如流淌性降低，加工困难，影响射等功能，但也会带来一些不足，如流淌性降低，加工困难，影响透亮性，增加密度，降低韧性等。透亮性，增加密度，降低韧性等。志向的填充剂应具备下列条件志向的填充剂应具备下列条件:(1)价格低廉，来源广泛价格低廉，来源广泛;(2)简洁分散，与树脂有良好的潮湿性简洁分散，与树脂有良好的潮湿性;(3)填充效果好，对

13、其他性能如加工性能、韧性，影响不大填充效果好，对其他性能如加工性能、韧性，影响不大;(4)耐水性、耐油性、耐光性和耐化学腐蚀性好耐水性、耐油性、耐光性和耐化学腐蚀性好;(5)吸油量小，不与树脂和其它助剂发生有害反应吸油量小，不与树脂和其它助剂发生有害反应;(6)无毒、无异味、无污染。无毒、无异味、无污染。6.4 填充剂的分类与特性填充剂的分类与特性 6.4.1填充剂分类填充剂分类假如把具有增加作用的纤维状材料作为广义填充剂假如把具有增加作用的纤维状材料作为广义填充剂的话，填充剂的分类方法可以有如下几种的话，填充剂的分类方法可以有如下几种:(1)据其来源分类：矿物、植物性填料和合成材料填据其来源

14、分类：矿物、植物性填料和合成材料填充剂；充剂；(2)依据其形态分类：粉末状、球状、片状、柱状、依据其形态分类：粉末状、球状、片状、柱状、针状及纤维状填充剂；针状及纤维状填充剂；(3)依据其效能分类：增量型、补强型及润滑型填料；依据其效能分类：增量型、补强型及润滑型填料；(4)依据其化学组成分类（见下表）。依据其化学组成分类（见下表）。填充剂按化学组成分类填充剂按化学组成分类6.4.2 填充剂的特征填充剂的特征1.粒径及粒径分布。粒径及粒径分布。2.晶型结构。晶型结构。3.吸油性。吸油性。4.吸树脂性。吸树脂性。5.粘度特性。粘度特性。6.刚性与硬度。刚性与硬度。7.电气性能。电气性能。8.分散

15、性。分散性。填充剂的吸油量：将填充剂和增塑剂等混合，把填充剂的吸油量：将填充剂和增塑剂等混合，把l00g填料吸取液体助剂的最大量填料吸取液体助剂的最大量(mL)。测定方法（测定方法（GB1712-79）：将）：将l00g填料置于离心试管填料置于离心试管中，加入待测增塑剂混成稀糊状，经充分别心后，用中，加入待测增塑剂混成稀糊状，经充分别心后，用吸管和滤纸吸去滤饼表面的增塑剂后称重即可得吸管和滤纸吸去滤饼表面的增塑剂后称重即可得100g填料所吸取的增塑剂克数或毫升数。填料所吸取的增塑剂克数或毫升数。填充剂的吸树脂量：在不饱和聚酯等液态树脂中加入填充剂，填充剂的吸树脂量：在不饱和聚酯等液态树脂中加入

16、填充剂，测定树脂被填充剂所吸取的最大量。这对于液态树脂所规定允测定树脂被填充剂所吸取的最大量。这对于液态树脂所规定允许的填充剂用量是很重要的参数。许的填充剂用量是很重要的参数。主要填充剂的吸树脂量主要填充剂的吸树脂量主要填充剂的吸油量主要填充剂的吸油量吸树脂量测定方法：将吸树脂量测定方法：将15g填充剂置于玻璃板上，液态树脂由填充剂置于玻璃板上，液态树脂由滴定管滴下并混合匀整，当其完全成为油腻子状，并能用小铲滴定管滴下并混合匀整，当其完全成为油腻子状，并能用小铲将其卷成旋状时作为终点，然后按下式进行计算将其卷成旋状时作为终点，然后按下式进行计算:吸树脂量吸树脂量=树脂量树脂量(mL)/填充剂重

17、量填充剂重量(g)x 100填充剂的吸树脂量的大小依靠于其粒度大小、粒子形态、有无填充剂的吸树脂量的大小依靠于其粒度大小、粒子形态、有无吸附性和表面处理状况。吸附性和表面处理状况。6.4.3各种填充剂各种填充剂1.碳酸钙碳酸钙碳酸钙是目前最常用的无机粉状填料，碳酸钙分为轻质碳酸钙、碳酸钙是目前最常用的无机粉状填料，碳酸钙分为轻质碳酸钙、重质碳酸钙和胶质碳酸钙，一般常用轻质碳酸钙。自然矿物碳重质碳酸钙和胶质碳酸钙，一般常用轻质碳酸钙。自然矿物碳酸钙又可分为石灰石、方解石、白垩和大理石等结晶形态。碳酸钙又可分为石灰石、方解石、白垩和大理石等结晶形态。碳酸钙为无臭、无味的白色粉末，在酸性溶液中或加热

18、至酸钙为无臭、无味的白色粉末，在酸性溶液中或加热至825就就分解为氧化钙和二氧化碳。分解为氧化钙和二氧化碳。(1)轻质碳酸钙：接受化学方法制造的碳酸钙，学名叫沉降性轻质碳酸钙：接受化学方法制造的碳酸钙，学名叫沉降性碳酸钙。碳酸钙。(2)重质碳酸钙：石灰石经选矿、粉碎、分级、表面处理而成重质碳酸钙：石灰石经选矿、粉碎、分级、表面处理而成的碳酸钙，重质碳酸钙也叫双飞粉，是无味、无臭的白色粉的碳酸钙，重质碳酸钙也叫双飞粉，是无味、无臭的白色粉末，几乎不溶于水。末，几乎不溶于水。(3)胶质碳酸钙：是一种白色细腻的软质粉末，粒子表面吸附胶质碳酸钙：是一种白色细腻的软质粉末，粒子表面吸附一层脂肪酸皂，胶质

19、碳酸钙具有胶体活化性能，密度小于轻一层脂肪酸皂，胶质碳酸钙具有胶体活化性能，密度小于轻质碳酸钙，为质碳酸钙，为1.992.01。(4)新型无定形碳酸钙：形态有薄片状、柱状六方晶系等。比新型无定形碳酸钙：形态有薄片状、柱状六方晶系等。比表面积特殊大，约为表面积特殊大，约为 600m2/g，比一般的碳酸钙的比表面积，比一般的碳酸钙的比表面积大大20倍左右，溶解度也高倍左右，溶解度也高30倍左右。倍左右。10%的悬浊液的悬浊液pH 值为值为68。碳酸钙按粒度分级规定分为碳酸钙按粒度分级规定分为:粒径为粒径为15m时，称之微粒碳时，称之微粒碳酸钙；粒径为酸钙；粒径为0.11m时，称之微细碳酸钙；粒径在

20、时，称之微细碳酸钙；粒径在0.02 0.1m时，称之超细碳酸钙；粒径小于时，称之超细碳酸钙；粒径小于0.02m时，称之超时，称之超微细碳酸钙。微细碳酸钙。目前生产超细碳酸钙多接受边喷雾酸化边喷雾干燥工艺目前生产超细碳酸钙多接受边喷雾酸化边喷雾干燥工艺(即双即双喷工艺喷工艺)，当粒径为，当粒径为0.0050.02m时，其补强作用与白炭黑时，其补强作用与白炭黑相当。相当。2.滑石粉滑石粉滑石粉是纯白、银白、粉红或淡黄的细粉，不溶于水，化学滑石粉是纯白、银白、粉红或淡黄的细粉，不溶于水，化学性质不活泼，性柔有滑腻感，是典型的片状填料。其晶体属性质不活泼，性柔有滑腻感，是典型的片状填料。其晶体属单斜晶

21、系，呈六方形或菱形，常成片状、鳞片状或致密块状单斜晶系，呈六方形或菱形，常成片状、鳞片状或致密块状集合体，滑石粉化学成分为含水硅酸镁，是由基本单位组成集合体，滑石粉化学成分为含水硅酸镁，是由基本单位组成的集合体，再形成上下层，层间靠微弱的范德华力结合着，的集合体，再形成上下层，层间靠微弱的范德华力结合着，所以施加外力易在层间剥离、滑脱。所以施加外力易在层间剥离、滑脱。滑石粉作为塑料填料，可提高制品的硬度、耐火性、抗酸碱滑石粉作为塑料填料，可提高制品的硬度、耐火性、抗酸碱性、电绝缘性、尺寸稳定性、耐蠕变性。但由于不同产地滑性、电绝缘性、尺寸稳定性、耐蠕变性。但由于不同产地滑石的化学成分、结晶构造

22、不同，则填充塑料的性能也不相同。石的化学成分、结晶构造不同，则填充塑料的性能也不相同。3.云母云母云母是层状困难的铝硅酸盐的总称，由于云母的化学结构不云母是层状困难的铝硅酸盐的总称，由于云母的化学结构不同，因此有很多种类。作电氧绝缘材料通常运用硬质云母，同，因此有很多种类。作电氧绝缘材料通常运用硬质云母，也叫白云母，作为发电机整流垫片用软质云母，也叫金云母。也叫白云母，作为发电机整流垫片用软质云母，也叫金云母。除此以外还有红云母、黑云母等。开采这些云母剩下的碎片、除此以外还有红云母、黑云母等。开采这些云母剩下的碎片、粉末等，再经过加工、分级、过筛均可作为塑料填料用。粉末等，再经过加工、分级、过

23、筛均可作为塑料填料用。云母属于单斜晶系，成假六方片状。云母集合体是鳞片状，云母属于单斜晶系，成假六方片状。云母集合体是鳞片状，具有玻璃光泽。云母填充后，可大大提高塑料制品的拉伸弹具有玻璃光泽。云母填充后，可大大提高塑料制品的拉伸弹性模量和弯曲弹性模量。性模量和弯曲弹性模量。4.高岭土高岭土高岭土属于粘土中的一种，即粘土矿物粉末，又称瓷土。主高岭土属于粘土中的一种，即粘土矿物粉末，又称瓷土。主要由高岭石微细晶体组成，是各种结晶岩要由高岭石微细晶体组成，是各种结晶岩(如花岗岩如花岗岩)等破坏等破坏后的产物。后的产物。5.二氧化硅二氧化硅二氧化硅在地壳中分布最多，占地壳氧化物的二氧化硅在地壳中分布最

24、多，占地壳氧化物的66%左右，大部左右，大部分形成硅酸盐矿物岩石，一部分是以石英、硅石、硅砂、无定分形成硅酸盐矿物岩石，一部分是以石英、硅石、硅砂、无定形硅石积累而成。将这些岩石粉碎、分级、精制或用化学反应形硅石积累而成。将这些岩石粉碎、分级、精制或用化学反应合成的二氧化硅都可作为塑料填料。一般自然硅石价廉、粒径合成的二氧化硅都可作为塑料填料。一般自然硅石价廉、粒径较大，而合成出来的二氧化硅价格较高、粒径小，是一种超微较大，而合成出来的二氧化硅价格较高、粒径小，是一种超微粒子填料。粒子填料。合成二氧化硅呈白色无定形微细粉状，质轻，其原始粒子在合成二氧化硅呈白色无定形微细粉状，质轻，其原始粒子在

25、0.3m以下，吸潮后聚集成细颗粒，有很高的绝缘性，不溶于以下，吸潮后聚集成细颗粒，有很高的绝缘性，不溶于水和酸，溶于苛性钠及氢氟酸。在高温下不分解，多孔，有吸水和酸，溶于苛性钠及氢氟酸。在高温下不分解，多孔，有吸水性，比表面积很大，具有类似碳黑的补强作用，所以也把这水性，比表面积很大，具有类似碳黑的补强作用，所以也把这种合成出来的二氧化硅叫做白炭黑。种合成出来的二氧化硅叫做白炭黑。6.二氧化钛二氧化钛二氧化钛俗称钛白粉，二氧化钛俗称钛白粉，1916年起先工业化生产的一种白色颜年起先工业化生产的一种白色颜料，也可作为塑料填料运用，钛白粉中的二氧化钛约占料，也可作为塑料填料运用，钛白粉中的二氧化钛

26、约占97%，它具有优良的光学性能及物理、化学稳定性能，二氧化钛无毒，它具有优良的光学性能及物理、化学稳定性能，二氧化钛无毒，平均粒径平均粒径0.1m，在电子显微镜下视察呈球状结晶，其产量较，在电子显微镜下视察呈球状结晶，其产量较大。依据晶型结构，二氧化钛可分为锐钛型、金红石型、板钛大。依据晶型结构，二氧化钛可分为锐钛型、金红石型、板钛型。在工业上常用前两种。金红石型二氧化钛作为塑料填料效型。在工业上常用前两种。金红石型二氧化钛作为塑料填料效果较好，它能使光的反射率增大，爱护高分子材料内层免遭紫果较好，它能使光的反射率增大，爱护高分子材料内层免遭紫外线的破坏，从而起到了光屏蔽剂的、作用。外线的破

27、坏，从而起到了光屏蔽剂的、作用。7.赤泥赤泥赤泥是氧化铝厂的废渣，即用铝土矿生产氧化铝时所排放出来赤泥是氧化铝厂的废渣，即用铝土矿生产氧化铝时所排放出来的废渣，随着原料、工艺条件的不同，则赤泥的名称也不相同。的废渣，随着原料、工艺条件的不同，则赤泥的名称也不相同。有拜耳法赤泥、烧结法赤泥、联合发赤泥。赤泥聚氯乙烯复合有拜耳法赤泥、烧结法赤泥、联合发赤泥。赤泥聚氯乙烯复合材料的热稳定性能比一般聚氯乙烯制品好，其运用年限一般比材料的热稳定性能比一般聚氯乙烯制品好，其运用年限一般比一般聚氯乙烯长一般聚氯乙烯长23倍，这就是目前赤泥聚氯乙烯复合材料引倍，这就是目前赤泥聚氯乙烯复合材料引起人们重视的缘由

28、。起人们重视的缘由。8.粉煤灰粉煤灰粉煤灰是热电厂所排放出来的废渣，该渣属于一种钢粘土类，粉煤灰是热电厂所排放出来的废渣，该渣属于一种钢粘土类，火山灰质材料。其化学成分中火山灰质材料。其化学成分中SiO2和和Al2O3是其主要活性成分。是其主要活性成分。由于原料煤的化学成分不尽相同，因此粉煤灰的化学成分差别由于原料煤的化学成分不尽相同，因此粉煤灰的化学成分差别很大，尤其是硅铝比值高，达到很大，尤其是硅铝比值高，达到6或低到或低到1。粉煤灰平均粒径。粉煤灰平均粒径80m，密度，密度2.02.4，表观密度，表观密度0.995g/cm3)，熔点，熔点1250 1450，比表面积，比表面积800015

29、000cm2/g。9.硅藻土硅藻土硅藻土是由水生微细硅藻细胞遗骸沉积而成的一种生物化学沉硅藻土是由水生微细硅藻细胞遗骸沉积而成的一种生物化学沉积岩，其主要成分为二氧化硅。它含有很多细孔，是一种具有积岩，其主要成分为二氧化硅。它含有很多细孔，是一种具有很多不同形态、独特结构的碎片集合体，性特松软，多孔质轻。很多不同形态、独特结构的碎片集合体，性特松软，多孔质轻。硅藻土可作聚烯怪的防止粘连剂，作轻质、隔音、隔热、隔电硅藻土可作聚烯怪的防止粘连剂，作轻质、隔音、隔热、隔电的建筑塑料复合材料，但缺点是吸油量较大。的建筑塑料复合材料，但缺点是吸油量较大。10.硅灰石硅灰石自然硅灰石具有自然硅灰石具有型硅

30、酸钙化学结构，是针状、棒状、粒状各种型硅酸钙化学结构，是针状、棒状、粒状各种形态粒子的混合物，热膨胀系数为形态粒子的混合物，热膨胀系数为6.5xl0-6/，吸油吸水少，化，吸油吸水少，化学稳定性能及电绝缘性能较好，成本低廉。学稳定性能及电绝缘性能较好，成本低廉。11.玻璃微珠玻璃微珠玻璃微珠可以从粉煤灰中提取，依据密度大小不同，接受风选玻璃微珠可以从粉煤灰中提取，依据密度大小不同，接受风选或水选进行提取。从粉煤灰中提取的玻璃微珠占灰重的或水选进行提取。从粉煤灰中提取的玻璃微珠占灰重的20%70%，又分为漂珠和沉珠两种。玻璃微珠也可用人工方法制，又分为漂珠和沉珠两种。玻璃微珠也可用人工方法制作。

31、玻璃微珠作为塑料填料，由于其表面光滑、球状、中空型、作。玻璃微珠作为塑料填料，由于其表面光滑、球状、中空型、密度小，使得制品的流淌性能好，残留应力分布匀整，常作为密度小，使得制品的流淌性能好，残留应力分布匀整，常作为标准型填料。标准型填料。12.氢氧化铝和氢氧化镁氢氧化铝和氢氧化镁氢氧化铝也叫水合氧化铝，为白色结晶粉末，不溶于水和醇，氢氧化铝也叫水合氧化铝，为白色结晶粉末，不溶于水和醇，表面粗糙，呈不规则形态，可作为塑料阻燃填料。这是因为氢表面粗糙，呈不规则形态，可作为塑料阻燃填料。这是因为氢氧化铝在热分解时产生的水能吸取大量的热量。初始分解温度氧化铝在热分解时产生的水能吸取大量的热量。初始分

32、解温度为为200。氢氧化镁和氢氧化铝一样，在热分解时产生水，所以也是阻燃氢氧化镁和氢氧化铝一样，在热分解时产生水，所以也是阻燃性填料。密度为性填料。密度为2.36，只是比氢氧化铝的初始热分解温度高，只是比氢氧化铝的初始热分解温度高(340)，吸热量为，吸热量为772.8J/g，比氢氧化铝小。假如与钼酸铵、，比氢氧化铝小。假如与钼酸铵、红磷母料等混合制成复合阻燃体系，效果更好。红磷母料等混合制成复合阻燃体系，效果更好。13.硫酸钡和硫酸钙硫酸钡和硫酸钙粒径硫酸钡可分为两种粒径硫酸钡可分为两种:一种是自然硫酸钡，即重晶石粉，白一种是自然硫酸钡，即重晶石粉，白色或灰色粉末，粒子较粗，一般为色或灰色粉

33、末，粒子较粗，一般为25m，性脆，性脆，pH值值4.5;另一种是合成硫酸钡，也叫沉淀硫酸钡，是无色斜方晶系结晶另一种是合成硫酸钡，也叫沉淀硫酸钡，是无色斜方晶系结晶 或无定形白色粉末，几乎不溶于水、乙醇及酸，溶于热浓硫酸或无定形白色粉末，几乎不溶于水、乙醇及酸，溶于热浓硫酸中，干燥时易结块。添加硫酸钡，可改良制品硬度，并能提高中，干燥时易结块。添加硫酸钡，可改良制品硬度，并能提高耐酸性。耐酸性。硫酸钙也叫石膏，它可分为两种硫酸钙也叫石膏，它可分为两种:一种是自然石一种是自然石(CaSO4 H2O)含硫酸钙含硫酸钙57%79%，分解温度，分解温度128163，粒径，粒径140m，平均粒径平均粒径

34、4m，呈浅黄色圆柱状结晶，吸热量，呈浅黄色圆柱状结晶，吸热量688.8J/g，含结，含结合水合水20.1%;另一种是硬石膏另一种是硬石膏(CaSO4)，也叫沉淀硫酸钙，含，也叫沉淀硫酸钙，含量量99.0%，密度为，密度为2.95，粒径，粒径0.210m，平均粒径，平均粒径1.0 m，作为塑料填料，可提高制品的尺寸稳定性。作为塑料填料，可提高制品的尺寸稳定性。14.碳黑碳黑碳黑是一种轻松而极细的无定形炭粉末，可由石油、自然气、碳黑是一种轻松而极细的无定形炭粉末，可由石油、自然气、油脂等含碳较多的有机化合物经不完全燃烧或热分解来制取。油脂等含碳较多的有机化合物经不完全燃烧或热分解来制取。制备方法有

35、炉法或槽法等。制备方法有炉法或槽法等。15.污泥废渣污泥废渣制糖滤泥废渣、硫酸厂制酸污泥、炼铁厂矿渣泥、棚砂泥、制碱厂苛化泥、制糖滤泥废渣、硫酸厂制酸污泥、炼铁厂矿渣泥、棚砂泥、制碱厂苛化泥、造纸厂白泥和泥炭等经过处理加工都可以作为塑料填料。造纸厂白泥和泥炭等经过处理加工都可以作为塑料填料。16.油页岩灰油页岩灰油页岩灰是一种含油母的褐色矿石，它由矿物质和有机物组成，有机质中油页岩灰是一种含油母的褐色矿石，它由矿物质和有机物组成，有机质中氢含量较高。用作填料的油页岩炭分两种。一是经高温燃烧后的颗粒，呈氢含量较高。用作填料的油页岩炭分两种。一是经高温燃烧后的颗粒，呈棕红色，即为棕灰棕红色，即为棕

36、灰;另一种是经低温干馆后的颗粒，呈黑色，即为黑炭。其另一种是经低温干馆后的颗粒，呈黑色，即为黑炭。其平均粒径平均粒径30m，比表面积，比表面积2650m2/g，密度为，密度为2.69kg/L，吸油值，吸油值0.35 0.5，pH值值57.5。17.有机填料有机填料有机物填料一般分自然有机物和合成有机物两种。自然有机填料有木粉、有机物填料一般分自然有机物和合成有机物两种。自然有机填料有木粉、果壳粉及棉、麻、稻等农林产业的副产品。果壳粉及棉、麻、稻等农林产业的副产品。木粉最早应用于热固性塑料木粉最早应用于热固性塑料(如酚醛树脂如酚醛树脂)，后来在热塑性塑料中也获得应，后来在热塑性塑料中也获得应用。

37、木粉呈针状或纤维状，粒度一般为用。木粉呈针状或纤维状，粒度一般为2080目，作塑料填料时，使制品目，作塑料填料时，使制品具有木材性质，比无机填料轻，所以可降低制品密度。具有木材性质，比无机填料轻，所以可降低制品密度。玉米淀粉作为聚乙烯填料，目前发展也很快。一般将玉米淀粉先制成加工玉米淀粉作为聚乙烯填料，目前发展也很快。一般将玉米淀粉先制成加工母料，淀粉用量母料，淀粉用量10份，然后再添加到份，然后再添加到LDPE中去，可代替纸张作包装薄膜。中去，可代替纸张作包装薄膜。合成有机填料指人造纤维、聚丙烯腈纤维、尼龙纤维、芳香族尼龙纤维等，合成有机填料指人造纤维、聚丙烯腈纤维、尼龙纤维、芳香族尼龙纤维

38、等，常用于增加塑料中。还有氟树脂、常用于增加塑料中。还有氟树脂、PMMA、PS、ABS粉等。粉等。18.金属粉末金属粉末金属粉末也可作为塑料填料，如铁粉、铅粉、铜粉、铝粉、锌粉等，粉末金属粉末也可作为塑料填料，如铁粉、铅粉、铜粉、铝粉、锌粉等，粉末细度一般接受细度一般接受325 目。在聚酯、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺中，加入青目。在聚酯、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺中，加入青铜粉或铝粉，可获得导热、导电性能良好的塑料制品。铜粉或铝粉，可获得导热、导电性能良好的塑料制品。19.其它填料其它填料硫化钨、硫化铅、二硫化钼等作为塑料填料，可提高材料的自润滑性及耐硫化钨、硫化铅、二硫化钼等作为塑料填料，可

39、提高材料的自润滑性及耐磨性。磨性。氧化铁等磁粉作塑料填料可使塑料具有磁性，以供特殊用途。如电冰箱门氧化铁等磁粉作塑料填料可使塑料具有磁性，以供特殊用途。如电冰箱门上的磁封条等。上的磁封条等。矿棉是一种合成填料矿棉是一种合成填料(高炉的副产物高炉的副产物)，具有化学惰性，可代替石棉纤维或，具有化学惰性，可代替石棉纤维或与石棉纤维并用作填料。例如将其加入聚丙烯中可提高制品的机械性能及与石棉纤维并用作填料。例如将其加入聚丙烯中可提高制品的机械性能及耐热性能。耐热性能。三氧化二铝粉末填充环氧树脂，可降低材料的热膨胀率，并能提高剪切强三氧化二铝粉末填充环氧树脂，可降低材料的热膨胀率，并能提高剪切强度。丝

40、钠铝石为氧化铝厂产物，与氢氧化铝结构不同，前者为针晶链结构，度。丝钠铝石为氧化铝厂产物，与氢氧化铝结构不同，前者为针晶链结构，属于一种微纤维结构，而后者为板状结晶。属于一种微纤维结构，而后者为板状结晶。6.4.4影响填充改性性能的因素影响填充改性性能的因素1.填料的形态填料的形态填料的形态对填充改性的影响较大。填料形态大致可分为圆球状、片状、填料的形态对填充改性的影响较大。填料形态大致可分为圆球状、片状、粒状、柱状、纤维状等。一般来说纤维状、薄片状填料对材料的机械强度粒状、柱状、纤维状等。一般来说纤维状、薄片状填料对材料的机械强度有利，但对于成型加工性能不利。圆球状填料与此相反，可提高材料的成

41、有利，但对于成型加工性能不利。圆球状填料与此相反，可提高材料的成型加工性能，但降低材料的机械强度。型加工性能，但降低材料的机械强度。2.填料的料径填料的料径填料的料径越小，即粒度越细，填充效果越好，但是填料成本有所提高，填料的料径越小，即粒度越细，填充效果越好，但是填料成本有所提高，应综合考虑选择确定粒度大小的填料。应综合考虑选择确定粒度大小的填料。3.填料的表面填料的表面填料的表面与树脂面的结合状态，干脆影响着协作材料的性能。填料表面填料的表面与树脂面的结合状态，干脆影响着协作材料的性能。填料表面所存在着的物理或化学活性因素对树脂的影响都很重要。所存在着的物理或化学活性因素对树脂的影响都很重

42、要。填料经过粉碎加工后，其表面结构也会发生变更。如局部发生龟裂层、遭填料经过粉碎加工后，其表面结构也会发生变更。如局部发生龟裂层、遭破坏成粗糙面、增加表面的凹凸点等，这些均影响与树脂的结合状态。破坏成粗糙面、增加表面的凹凸点等，这些均影响与树脂的结合状态。填料粒子的表面化学结构与内部化学结构不尽相同，尤其是表面官能团的填料粒子的表面化学结构与内部化学结构不尽相同，尤其是表面官能团的存在，当其和空气中的氧或水反应时，差别更大。这些化学结构的关系干存在，当其和空气中的氧或水反应时，差别更大。这些化学结构的关系干脆影响了与树脂的结合状态。脆影响了与树脂的结合状态。碳酸钙表面可用各种脂肪酸、脂肪酸盐、

43、酯、酰胺等进行涂覆，脂肪酸及碳酸钙表面可用各种脂肪酸、脂肪酸盐、酯、酰胺等进行涂覆，脂肪酸及其衍生物对钙离子具有较强的亲和性，所以可将其表面覆盖。其衍生物对钙离子具有较强的亲和性，所以可将其表面覆盖。二氧化硅表面的硅醇基富有极强的反应性能，可在其表面进行芳族化或接二氧化硅表面的硅醇基富有极强的反应性能，可在其表面进行芳族化或接枝聚合。用硅烷偶联剂处理玻璃纤维的表面是一种重要的方法，硅烷偶联枝聚合。用硅烷偶联剂处理玻璃纤维的表面是一种重要的方法，硅烷偶联剂一方面和硅醇基反应，另一方面和聚合物具有亲和性剂一方面和硅醇基反应，另一方面和聚合物具有亲和性。例如用硅烷偶联。例如用硅烷偶联剂剂KH-550

44、处理过的赤泥填充聚氯乙烯，其拉伸强度、弯曲强度、马丁耐热处理过的赤泥填充聚氯乙烯，其拉伸强度、弯曲强度、马丁耐热温度比未处理的分别提高了温度比未处理的分别提高了58.3%，32.0%，15.5%。另外在无机填料的表面，用比较厚的有机物薄膜覆盖，就可得到胶囊无机另外在无机填料的表面，用比较厚的有机物薄膜覆盖，就可得到胶囊无机填料。例如在玻璃纤维表面，用特定的齐格勒填料。例如在玻璃纤维表面，用特定的齐格勒-纳塔催化剂聚合丙烯单体，纳塔催化剂聚合丙烯单体，便得到聚丙烯胶囊化玻璃纤维。在二氧化钛、三氧化二铁表面覆盖上硬脂便得到聚丙烯胶囊化玻璃纤维。在二氧化钛、三氧化二铁表面覆盖上硬脂酸、丙烯酸的吸附层

45、，在此吸附层上用苯乙烯单体聚合，便得到聚苯乙烯酸、丙烯酸的吸附层，在此吸附层上用苯乙烯单体聚合，便得到聚苯乙烯胶囊金属氧化物。胶囊金属氧化物。一般来说，一般来说，偶联剂两末端的官能团分别和填料的分散相、基质聚合物进行偶联剂两末端的官能团分别和填料的分散相、基质聚合物进行反应，但因填料不同偶联效果也有差别。反应，但因填料不同偶联效果也有差别。例如硅烷偶联剂对于氧化硅、三例如硅烷偶联剂对于氧化硅、三氧化二铝、玻璃纤维、碳化硅等有显著效果，对滑石粉、粘土、氢氧化铝、氧化二铝、玻璃纤维、碳化硅等有显著效果，对滑石粉、粘土、氢氧化铝、硅灰石等的效果稍差些，对石棉、二氧化钛、三氧化二铁等效果不太大，硅灰石

46、等的效果稍差些，对石棉、二氧化钛、三氧化二铁等效果不太大，对碳酸钙、石墨、碳黑等效果很小。在无机质表面具有硅醇基的，硅烷的对碳酸钙、石墨、碳黑等效果很小。在无机质表面具有硅醇基的，硅烷的偶联效果大，对于钙、镁、钡的碳酸盐、硫酸盐、亚硫磺酸盐等偶联效果偶联效果大，对于钙、镁、钡的碳酸盐、硫酸盐、亚硫磺酸盐等偶联效果不明显。不明显。用含磷的有机铝酸盐处理二氧化硅、粘土、云母、碳酸钙、硫磺酸钡、氢用含磷的有机铝酸盐处理二氧化硅、粘土、云母、碳酸钙、硫磺酸钡、氢氧化铝等也是一种填料表面改性方法。氧化铝等也是一种填料表面改性方法。其它钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂均能处理填料的表面，只是处理的效果其它钛酸酯

47、偶联剂、铝酸酯偶联剂均能处理填料的表面，只是处理的效果有确定的针对性。有确定的针对性。如钛酸酯偶联剂处理效果比较好的填料有碳酸钙、硫酸钡、氢氧化铝、硅如钛酸酯偶联剂处理效果比较好的填料有碳酸钙、硫酸钡、氢氧化铝、硅酸钙、钛白粉、石棉、铁酸盐等。处理效果稍次的填料有云母、二氧化硅、酸钙、钛白粉、石棉、铁酸盐等。处理效果稍次的填料有云母、二氧化硅、氧化镁等。处理效果较差的填料有滑石粉、碳黑、木粉。石墨几乎没有效氧化镁等。处理效果较差的填料有滑石粉、碳黑、木粉。石墨几乎没有效果。不过也要依据偶联剂的具体品种、牌号、用量等再确定。果。不过也要依据偶联剂的具体品种、牌号、用量等再确定。6.4.5 应用举

48、例应用举例实例实例1：云母填充聚丙烯共混物：云母填充聚丙烯共混物用用1%偶联剂偶联剂KG-550处理过的处理过的320目云母粉，用量为目云母粉，用量为30%，填充结果如下表，填充结果如下表所示。所示。填充填充PP材料性能比照材料性能比照单用云母填充，冲击强度差；单用单用云母填充，冲击强度差；单用HDPE和弹性体改性，冲击和弹性体改性，冲击强度好，但热变形温度低，因此接受复合填充。强度好，但热变形温度低，因此接受复合填充。实例实例2：三种填料填充聚乙烯性能对比：三种填料填充聚乙烯性能对比分别接受硅灰石、碳酸钙、滑石粉三种填料，其添加量均为分别接受硅灰石、碳酸钙、滑石粉三种填料，其添加量均为50%

49、，填充结果如下表所示。硅灰石填充体系粘度低，可缩，填充结果如下表所示。硅灰石填充体系粘度低，可缩短成型周期。短成型周期。不同填料不同填料/PE复合材料性能比照复合材料性能比照实例实例3：白泥填充：白泥填充PVC耐候水纹板耐候水纹板白泥为高岭土矿经粉碎，过筛，基本配方：白泥为高岭土矿经粉碎，过筛，基本配方：PVC 100；白泥；白泥 20；复合稳定剂；复合稳定剂 8；润滑剂；润滑剂 1；增塑剂；增塑剂 2.5。挤出温度为。挤出温度为145 160，模头温度，模头温度160 185，螺杆转速，螺杆转速20r/min。复合材料。复合材料拉伸强度拉伸强度49MPa，伸长率，伸长率300%，碳棒弧光灯照

50、射，碳棒弧光灯照射4280h后，后，仍保持原有的拉伸强度，伸长率保留仍保持原有的拉伸强度，伸长率保留80%。而对应的一般。而对应的一般PVC，照射，照射600h后，其拉伸强度降低后，其拉伸强度降低50%，伸长率降低，伸长率降低80%。该水纹板耐化学性能好。该水纹板耐化学性能好。实例实例4：粉煤灰玻璃微珠填充：粉煤灰玻璃微珠填充PVC的磨损问题的磨损问题填充改性易造成设备磨损，如粉煤灰玻璃微珠填充填充改性易造成设备磨损，如粉煤灰玻璃微珠填充PVC，对挤，对挤出机螺杆造成严峻磨损，螺棱已经圆滑，螺槽表面有众多微细出机螺杆造成严峻磨损，螺棱已经圆滑，螺槽表面有众多微细磨痕，沿螺杆方向，从输送段向均化