无机非金属矿物填料的研究及应用

李晓 曹焕章 杨智伟 高志飞 吴晓军

摘 要：聚合物材料和复合材料，例如塑料，橡胶和粘合剂，是当今社会生产和日常使用的重要产品。 无机非金属矿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，由于无机非金属矿物填料导热系数的提高，缩短了成型周期，提高了塑料的加工性能，改善了塑料的加工性能，改性无机非金属矿物粉末填料在我国塑料橡胶等行业的应用正日益扩大。 塑料的稳定性，并提高了塑料的阻燃性。它的市场需求和可利用的应用领域仍然非常广阔。

关键词：无机;非金属;矿物填料;应用

一、无机非金属矿物填料现状

塑料制品是当今人们生活中最常用的物品之一。据统计，目前世界上每年塑料制品超过2亿吨，而中国在使用塑料方面居世界第二。随着中国经济的发展，预计未来中国的塑料用量将继续增加。然而，由于环境保护的需要，无机非金属矿物填料由于其改善塑料性能的作用而受到越来越多的关注。

将无机非金属矿物填料填充到塑料中，不仅可以降低塑料生产成本，提高经济效益，而且可以提高塑料的硬度，耐高温性，抗冲击性等性能。基于塑料中添加的15%无机非金属矿物填料的比例，全球每年对无机非金属矿物填料的需求量接近300万吨。

二、无机非金属矿物填料理化性质

（一）物理性质

1.硬度

无机非金属矿物填料的硬度是一个混合指标。 一方面，填料颗粒的硬度对加工设备的磨损很重要。 但是，另一方面，无机非金属矿物填料的硬度越高，其填充的塑料产品的耐磨性越好。 仍然很受歡迎。 因此，需要结合具体情况确定硬度指数。

2.密度

无机非金属矿物填料的密度分为表面密度和真实密度。 真正的密度，即填料的密度与矿物的来源一致，当填料颗粒均匀地分散到基质中时，填料的真实密度会影响填料的密度。 在填充过程中，表面密度还受到无机非金属矿物填料的尺寸，分布，形状，体积和其他因素的影响。 例如，将矿物质压碎时，较大的颗粒称为“重钙”，而通过化学反应获得的颗粒称为“轻钙”。 实际上，它们的真实密度是相似的，没有轻重，但表面密度却大不相同。

3.光学特性

为了不希望无机非金属矿物填料影响填充塑料的颜色和透明度，因此人们通常不希望填料对基质的颜色和光泽产生不利影响，因此通常希望 填料本身是无色的。 这需要对无机非金属矿物填料粉末的光学性能进行抽样测试，但专门用于着色的颜料填料除外（对于大多数填料而言这是不可能的，但应至少为白色），并且白度越高越好。 测量粉末样品表面的反射率和白度，以确保无机非金属矿物填料的组合满足材料要求。

4.电性能

通常，无机非金属矿物填料是由电绝缘体制成的，但有两种特殊情况，一种是由于周围环境的影响，颗粒表面的堆积凝结在一层水分子，铅上 要改变其性能，另一种是在粉碎和磨碎中使小包装的要求很高，常常导致无机非金属矿物填料带有静电，引起其相互吸引。因此，分散到基体中的填料的电性能可能不同于仅存在填料时所反映的电性能。

（二）化学性质

1.化学成份

无机非金属矿物填料的化学成分会影响耐腐蚀性，树脂结构和热稳定性。 通常，有必要区分由树脂基体组成的塑料，是耐酸材料还是耐碱材料，以匹配相应的无机非金属矿物填料。 避免无机非金属矿物填料的离子与塑料的离子发生化学反应，从而导致塑料的化学结构发生变化。 在耐高温塑料中，不适合使用无机非金属矿物填料，例如含有三水的铝土矿。

2.热化学效应

作为高聚物，塑料通常具有良好的易燃性，这可能会影响塑料的正常使用。 相反，无机非金属矿物填料通常是不可燃的。 无机非金属矿物填料的添加降低了聚合物中可燃分子的密度，从而降低了塑料的可燃性。 降低可燃性的实际效果可以通过根据生产过程中的实际需要控制无机非金属矿物填料的填充比例来确定。

三、无机非金属矿物填料的应用效益

1.用于改善塑料机械性能

在材料的硬度和模量方面，用于制造塑料的聚合物树脂都有很大的改进空间。 通过添加无机非金属矿物填料，可以将无机非金属矿物填料的活性表面吸附在聚合物树脂的聚合物链上，从而提高聚合物树脂的理化性能，增强树脂的强度，硬度和模量。 聚合物树脂及其制成品。 但是从另一个角度来看，高分子树脂原料具有不同的表面性能，形貌和粒径等，结合不同的无机非金属矿物填料的程度是不同的，因此在选择无机非金属矿物填料时 类型，比例和密度，再加上聚合物材料的性质，都需要决定，并实现机械性能的优化。

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，填充无机非金属矿物填料会影响塑料的加工性能。这时会出现两种情况：如果添加高含量，低质量的无机非金属矿物填料，则会降低 塑料的可加工性; 相反，如果添加适量的优质无机非金属矿物填料，将改善塑料的加工性能。 因此，尽管添加无机非金属矿物填料会降低塑料的生产成本，但如果添加的含量和质量不能满足要求，则会相应地增加加工难度，增加生产成本，反之 影响。 在加工过程中，企业需要进行科学的计算和控制。

3.用于提升塑料稳定性

塑料具有较强的可塑性，从外观上看，前部易于加工，但稳定性差。 添加无机非金属矿物填料可有效提高塑料制品的热稳定性，耐溶剂性，电稳定性，耐光热老化性和物理性能。 随着工业的发展和人们生活的进步，对塑料产品的稳定性提出了更高的要求。 例如，变频调速电动机，要求使用具有很高绝缘性的装置。 在生产过程中，有必要添加足量的优质无机非金属矿物填料，以满足其长期保温工作的需要。

4.用于提升塑料阻燃性

塑料通常具有良好的易燃性。 并对当代工业和生活对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为塑料产品的转型方向。 使用反应性阻燃剂，有机添加剂阻燃剂等，成本非常高。 使用无机非金属矿物填料，提高塑料的阻燃性，不仅具有良好的热稳定性，而且在阻燃过程中不会产生沉淀，无毒无害，其阻燃作用具有持久性，是 最广泛使用的塑料阻燃手段。

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