無機非金屬礦物填料的研究及應(yīng)用

李曉 曹煥章 楊智偉 高志飛 吳曉軍

摘 要：聚合物材料和復(fù)合材料，例如塑料，橡膠和粘合劑，是當今社會生產(chǎn)和日常使用的重要產(chǎn)品。 無機非金屬礦物填料的使用可以有效改善塑料制品的理化性能，提高塑料制品的使用效率。 目前，由于無機非金屬礦物填料導(dǎo)熱系數(shù)的提高，縮短了成型周期，提高了塑料的加工性能，改善了塑料的加工性能，改性無機非金屬礦物粉末填料在我國塑料橡膠等行業(yè)的應(yīng)用正日益擴大。 塑料的穩(wěn)定性，并提高了塑料的阻燃性。它的市場需求和可利用的應(yīng)用領(lǐng)域仍然非常廣闊。

關(guān)鍵詞：無機;非金屬;礦物填料;應(yīng)用

一、無機非金屬礦物填料現(xiàn)狀

塑料制品是當今人們生活中最常用的物品之一。據(jù)統(tǒng)計，目前世界上每年塑料制品超過2億噸，而中國在使用塑料方面居世界第二。隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，預(yù)計未來中國的塑料用量將繼續(xù)增加。然而，由于環(huán)境保護的需要，無機非金屬礦物填料由于其改善塑料性能的作用而受到越來越多的關(guān)注。

將無機非金屬礦物填料填充到塑料中，不僅可以降低塑料生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益，而且可以提高塑料的硬度，耐高溫性，抗沖擊性等性能。基于塑料中添加的15%無機非金屬礦物填料的比例，全球每年對無機非金屬礦物填料的需求量接近300萬噸。

二、無機非金屬礦物填料理化性質(zhì)

（一）物理性質(zhì)

1.硬度

無機非金屬礦物填料的硬度是一個混合指標。 一方面，填料顆粒的硬度對加工設(shè)備的磨損很重要。 但是，另一方面，無機非金屬礦物填料的硬度越高，其填充的塑料產(chǎn)品的耐磨性越好。 仍然很受歡迎。 因此，需要結(jié)合具體情況確定硬度指數(shù)。

2.密度

無機非金屬礦物填料的密度分為表面密度和真實密度。 真正的密度，即填料的密度與礦物的來源一致，當填料顆粒均勻地分散到基質(zhì)中時，填料的真實密度會影響填料的密度。 在填充過程中，表面密度還受到無機非金屬礦物填料的尺寸，分布，形狀，體積和其他因素的影響。 例如，將礦物質(zhì)壓碎時，較大的顆粒稱為“重鈣”，而通過化學(xué)反應(yīng)獲得的顆粒稱為“輕鈣”。 實際上，它們的真實密度是相似的，沒有輕重，但表面密度卻大不相同。

3.光學(xué)特性

為了不希望無機非金屬礦物填料影響填充塑料的顏色和透明度，因此人們通常不希望填料對基質(zhì)的顏色和光澤產(chǎn)生不利影響，因此通常希望 填料本身是無色的。 這需要對無機非金屬礦物填料粉末的光學(xué)性能進行抽樣測試，但專門用于著色的顏料填料除外（對于大多數(shù)填料而言這是不可能的，但應(yīng)至少為白色），并且白度越高越好。 測量粉末樣品表面的反射率和白度，以確保無機非金屬礦物填料的組合滿足材料要求。

4.電性能

通常，無機非金屬礦物填料是由電絕緣體制成的，但有兩種特殊情況，一種是由于周圍環(huán)境的影響，顆粒表面的堆積凝結(jié)在一層水分子，鉛上 要改變其性能，另一種是在粉碎和磨碎中使小包裝的要求很高，常常導(dǎo)致無機非金屬礦物填料帶有靜電，引起其相互吸引。因此，分散到基體中的填料的電性能可能不同于僅存在填料時所反映的電性能。

（二）化學(xué)性質(zhì)

1.化學(xué)成份

無機非金屬礦物填料的化學(xué)成分會影響耐腐蝕性，樹脂結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性。 通常，有必要區(qū)分由樹脂基體組成的塑料，是耐酸材料還是耐堿材料，以匹配相應(yīng)的無機非金屬礦物填料。 避免無機非金屬礦物填料的離子與塑料的離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致塑料的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。 在耐高溫塑料中，不適合使用無機非金屬礦物填料，例如含有三水的鋁土礦。

2.熱化學(xué)效應(yīng)

作為高聚物，塑料通常具有良好的易燃性，這可能會影響塑料的正常使用。 相反，無機非金屬礦物填料通常是不可燃的。 無機非金屬礦物填料的添加降低了聚合物中可燃分子的密度，從而降低了塑料的可燃性。 降低可燃性的實際效果可以通過根據(jù)生產(chǎn)過程中的實際需要控制無機非金屬礦物填料的填充比例來確定。

三、無機非金屬礦物填料的應(yīng)用效益

1.用于改善塑料機械性能

在材料的硬度和模量方面，用于制造塑料的聚合物樹脂都有很大的改進空間。 通過添加無機非金屬礦物填料，可以將無機非金屬礦物填料的活性表面吸附在聚合物樹脂的聚合物鏈上，從而提高聚合物樹脂的理化性能，增強樹脂的強度，硬度和模量。 聚合物樹脂及其制成品。 但是從另一個角度來看，高分子樹脂原料具有不同的表面性能，形貌和粒徑等，結(jié)合不同的無機非金屬礦物填料的程度是不同的，因此在選擇無機非金屬礦物填料時 類型，比例和密度，再加上聚合物材料的性質(zhì)，都需要決定，并實現(xiàn)機械性能的優(yōu)化。

2.用于提升塑料加工性能

通常，塑料具有良好的加工性能。 但是，填充無機非金屬礦物填料會影響塑料的加工性能。這時會出現(xiàn)兩種情況：如果添加高含量，低質(zhì)量的無機非金屬礦物填料，則會降低 塑料的可加工性; 相反，如果添加適量的優(yōu)質(zhì)無機非金屬礦物填料，將改善塑料的加工性能。 因此，盡管添加無機非金屬礦物填料會降低塑料的生產(chǎn)成本，但如果添加的含量和質(zhì)量不能滿足要求，則會相應(yīng)地增加加工難度，增加生產(chǎn)成本，反之 影響。 在加工過程中，企業(yè)需要進行科學(xué)的計算和控制。

3.用于提升塑料穩(wěn)定性

塑料具有較強的可塑性，從外觀上看，前部易于加工，但穩(wěn)定性差。 添加無機非金屬礦物填料可有效提高塑料制品的熱穩(wěn)定性，耐溶劑性，電穩(wěn)定性，耐光熱老化性和物理性能。 隨著工業(yè)的發(fā)展和人們生活的進步，對塑料產(chǎn)品的穩(wěn)定性提出了更高的要求。 例如，變頻調(diào)速電動機，要求使用具有很高絕緣性的裝置。 在生產(chǎn)過程中，有必要添加足量的優(yōu)質(zhì)無機非金屬礦物填料，以滿足其長期保溫工作的需要。

4.用于提升塑料阻燃性

塑料通常具有良好的易燃性。 并對當代工業(yè)和生活對防火耗材的性能提出了很高的要求。 改善塑料的阻燃性已成為塑料產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型方向。 使用反應(yīng)性阻燃劑，有機添加劑阻燃劑等，成本非常高。 使用無機非金屬礦物填料，提高塑料的阻燃性，不僅具有良好的熱穩(wěn)定性，而且在阻燃過程中不會產(chǎn)生沉淀，無毒無害，其阻燃作用具有持久性，是 最廣泛使用的塑料阻燃手段。

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