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在高分子化工產(chǎn)業(yè)中，填料（填充劑）是用量最大的添加劑，幾乎所有的塑料(包括熱塑性和熱固性塑料)、天然橡膠和涂料都使用大量填料。在塑料改性中使用礦物填料作為填充劑和改性劑，不僅可以顯著降低塑料制品的原料成本，而且可以有效地改善塑料的性能。

例如，制造塑料時(shí)加入木粉、陶土或碳酸鈣等，不僅能改善制品力學(xué)性能，增加硬度，而且還可降低成本；用石墨、磁粉或云母作填料，可提高塑料的導(dǎo)電、通磁和耐熱性。在橡膠中加入炭黑或二氧化硅（白炭黑）可顯著提高制品的物性。在紡絲液中加入鈦白粉（二氧化鈦）可以遮光和染色。在涂料工業(yè)中常加入白色或帶色填料（如鈦白粉、滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇等）以改善涂料的光學(xué)、物理和化學(xué)性能。

隨著新型改性填料、復(fù)合填料的出現(xiàn)，填料已被認(rèn)為是一種功能性添加劑，在改性塑料的生產(chǎn)過(guò)程中起到十分重要的作用。那么，填料在改性塑料生產(chǎn)過(guò)程中的作用主要有哪些呢？

據(jù)統(tǒng)計(jì)，塑料材料制品中原材料所占的費(fèi)用占70%以上，因此在不影響或有利于塑料制品的性能時(shí)通過(guò)添加更加廉價(jià)的原輔材料，降低原材料的費(fèi)用，會(huì)給企業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。

礦物填料的活性表面可與大分子鏈相結(jié)合，與基體形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，礦物交聯(lián)點(diǎn)會(huì)傳遞，分散應(yīng)力起到加固的作用。尤其是大長(zhǎng)徑比的云母和硅灰石等能夠提高力學(xué)性能和耐熱性能。

如改變界面反應(yīng)性、化學(xué)活性、耐水性、耐候性、阻燃性、耐油性、滲透性等。

如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、隔音性以及對(duì)電磁波的吸收和對(duì)放射性的防護(hù)等，通常也被稱為功能性填料。

如可塑性、黏度、收縮性能、改性表明性能和加工性能等。

了解完填料在改性塑料中的作用之后，我們?cè)賮?lái)了解下粉體增強(qiáng)熱塑性聚合物復(fù)合材料的制備過(guò)程。通常包括原材料的預(yù)處理、計(jì)量與混合、熔融共混擠出、冷卻切粒等過(guò)程。

粉體材料的處理通常包括表面處理、烘干和稀釋等過(guò)程。在生產(chǎn)粉體增強(qiáng)熱塑性聚合物復(fù)合材料前必須對(duì)無(wú)機(jī)填料進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚怼Ｈ缣妓徕}做填充劑時(shí)，在配料前應(yīng)進(jìn)行活化處理，以改善其與基體聚合物之間的粘結(jié)性能。對(duì)有些含水量較高的填料和基體聚合物材料，還要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮娓商幚怼?/span>

做過(guò)塑料改性的都知道，稱量在改性過(guò)程中尤為重要，稱量錯(cuò)誤會(huì)直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量與性能，因此稱量過(guò)程必須準(zhǔn)確。另一個(gè)重要的就是預(yù)混合，混合的好壞將直接影響原料是否能均勻的進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)，特別是那些密度相差較大、組分形狀差異較大的共混體系，保證物料混合均勻顯得尤為重要。

熔融共混擠出是所有熱塑性塑料改性的主要工序，目前常用的是雙螺桿擠出機(jī)。經(jīng)過(guò)雙螺桿的熔融共混后，能夠保證基體聚合物與各組分之間實(shí)現(xiàn)良好的分散性，從而得到更好的產(chǎn)品。擠出機(jī)的工藝問(wèn)題主要包括溫度設(shè)置、擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)、擠出速度等。

冷卻切粒屬于成型工藝，通常塑料改性后切出的粒子還需要通過(guò)注塑機(jī)成型以獲取相關(guān)的測(cè)試件或制品。

在實(shí)際生產(chǎn)中，聚丙烯/粉體復(fù)合增強(qiáng)技術(shù)都有哪些具體應(yīng)用呢？

1、滑石粉填充聚丙烯

滑石粉是填充聚丙烯用的最多的無(wú)機(jī)填料，在共聚和均聚PP樹脂中均可以使用。滑石粉的填充量一般為10%-40%。滑石粉填充聚丙烯材料具有較高的剛性，低熱膨脹系數(shù)，低吸收率，抗劃痕性好，抗化學(xué)腐蝕。經(jīng)表面化學(xué)處理的滑石粉填充聚丙烯可以改善抗沖擊性能，提高模量和熱變形溫度。

2、碳酸鈣填充聚丙烯

碳酸鈣也是聚丙烯中常用的無(wú)機(jī)填料，添加量一般為10%-40%。與滑石粉相比，碳酸鈣填充聚丙烯材料的沖擊強(qiáng)度更高，模量和拉伸強(qiáng)度較低。

3、云母增強(qiáng)聚丙烯

云母是一種層狀的無(wú)機(jī)填料，當(dāng)填充量相同時(shí)，云母增強(qiáng)聚丙烯比滑石粉或碳酸鈣填充的聚丙烯具有更高的剛性、模量和硬度。經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)呐悸?lián)劑處理，可以顯著的提高材料的拉伸強(qiáng)度。由于云母色深，所以云母作為無(wú)機(jī)填料只能應(yīng)用于顏色要求不高的聚丙烯中，最常見(jiàn)的時(shí)黑色制品。

4、高嶺土填充聚丙烯

適量的高嶺土經(jīng)過(guò)活化處理后與聚丙烯共混擠出，經(jīng)過(guò)雙軸拉伸可以得到白色不透明薄膜，染色性、印刷性好、水的滲透率低。

5、導(dǎo)電性聚丙烯填充

用導(dǎo)電性填料如石墨、炭黑或金屬粉末作為填料填充聚丙烯，可以得到導(dǎo)電性的聚丙烯復(fù)合材料。導(dǎo)電填料在聚丙烯中良好的分散性能時(shí)制備兼具良好導(dǎo)電性和力學(xué)性能復(fù)合材料的關(guān)鍵。

6、無(wú)鹵阻燃聚丙烯填充

阻燃劑中常見(jiàn)的氫氧化鎂和氫氧化鋁填充聚丙烯，可以制備無(wú)鹵阻燃的填充聚丙烯材料。這些阻燃材料在燃燒分解時(shí)不會(huì)排放有毒氣體。但由于這些阻燃劑填料在高填充時(shí)才能發(fā)揮阻燃作用，因此，應(yīng)當(dāng)采用合適的填料和樹脂基材的表面處理技術(shù)，如偶聯(lián)劑處理等以改善填料在基材中的分散和界面相容性，從而制備出阻燃性能和力學(xué)性能兼顧的無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料。

隨著科技的發(fā)展，新型填充材料和新的填充劑改性技術(shù)不斷出現(xiàn)，塑料填料朝著標(biāo)準(zhǔn)化、綠色化、納米化和有機(jī)化發(fā)展。我國(guó)是塑料生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，無(wú)機(jī)填料資源豐富，應(yīng)該進(jìn)一步發(fā)展新型填充劑和以非金屬礦物為填料的塑料新產(chǎn)品，開(kāi)拓我國(guó)塑料發(fā)展新領(lǐng)域。可以預(yù)見(jiàn)，填充改性技術(shù)在塑料行業(yè)有著廣闊的市場(chǎng)前景。

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