1 非金属矿粉体

无机粉体资源丰富、价格低廉、性能优异，在塑料制品中己得到了广泛应用，已成为重要的填充、改性、增强材料，取得了明显的经济效益、社会效益和生态效益。

2 非金属矿粉体在塑料中的应用品种

无机粉体材料可按化学成分、矿物组成、颗粒几何形状、用途特性等进行分类。分类情况如下：

2.1 碳酸钙的种类

　　应用于填料的碳酸钙主要有重质碳酸钙和轻质碳酸钙两种。

　　重质碳酸钙（简称重钙）是用白垩、方解石、石灰石等天然矿石经破碎、粉碎、超细粉碎等工艺而制得，是钙产品中重要的品种之一，主要用于造纸、塑料、印刷油墨等行业中。

　　轻质碳酸钙的生产采用化学加工方法，矿石经煅烧、分离、干燥、粉碎、筛分等过程处理后所得的产品即为轻质碳酸钙（简称轻钙，也称沉淀碳酸钙）。在轻钙生产过程中，采用不同的结晶条件，可以制得不同晶体的产品，如纺锤体、立方体、针状体、链状体、球状体等，主要用于橡胶、塑料、造纸、涂料等行业中。

　　无论是重钙还是轻钙，由于表面亲水疏油，在高聚物中分散性差，需要用改性剂进行表面活化处理。经过表面活化处理后的轻钙，可广泛应用于薄膜行业中，只不过轻钙所需改性剂的量要比同等目数的重钙大，因而生产成本要高一些。碳酸钙在薄膜中的应用相当广泛，聚合物中加入适当的碳酸钙既可以降低成本，又可以改善某些方面的性能，增加其附加值。

2.1.1 碳酸钙在塑料中的应用特点 碳酸钙作为无机填料在塑料中使用具有以下优势：

(1)价格低廉。

(2)无毒、无味、无刺激性。

(3)色白，易着色，对其它颜色干扰小。

(4)硬度较低（莫氏硬度3），对加工设备及模具的磨损轻。

(5)化学稳定性好，和大多数塑料和助剂不发生化学反应。

(6)热稳定性好，热分解温度在800℃以上。

(7)易干燥，不含结构水。

2.1.2 碳酸钙在塑料中的应用

作为高分子材料的填充物，碳酸钙的优点主要有：增加尺寸稳定性；增加材料的刚度；增加材料的耐热性能；降低材料成本等。

但是也有其缺陷：密度增加；使用不当，会使强度、抗冲击、韧性等力学性能下降；材料光泽度有所下降。

碳酸钙粉体作为薄膜材料的填料，是亲水性无机化合物，其表面有亲水性的羟基，呈现较强的碱性。这种亲水疏油的性质使得碳酸钙与有机高聚物的亲和性差，容易团聚，在高聚物内部分散不均匀，造成两材料间界面缺陷，直接应用效果不好。随着填充量的增加，这些缺点更加明显，如过量填充甚至使制品无法使用。为此我们需要对碳酸钙进行改性处理。

PVC板材、片材、装饰材料、型材、管材等产品是使用轻钙最早最普遍的塑料制品，目前有的厂家开始使用重钙，生产环境和加工成本都有明显改观。

随着生产技术的不断发展，碳酸钙在塑料制品中的添加量和应用领域不断扩大，大约有80%的PP、PE制品添加碳酸钙填充改性母料，重钙在PS、ABS的片材、包装材料、注塑等方面也得到应用。

不同粒径碳酸钙对复合材料性能的影响

“石头纸”是目前热议的节能环保项目，它是由60070~-75%无机粉体和少量合成树脂、化学助剂经改性加工而成，应称为合成纸。目前我国合成纸的生产应用尚处在研究、试用、推广阶段，在技术、人才、应用等方面尚需认真研究、科学决策。

2.1.3碳酸钙的改性方法

　　为了使碳酸钙粉末具有所需要的性能，首先要对普通碳酸钙进行改性，使其成为活性碳酸钙。其中包括对碳酸钙的结晶形态、粒子大小、粒度分布及表面处理等方面的改进，以达到在复合材料中的改性目的。对碳酸钙的改性有两种途径：

　　（1）从粒度入手，使其颗粒微细或超微细化以此来改善其在有机高分子材料中的分散性，并以微小的颗粒和增大比表面积来获得在塑料、橡胶制品中填充时的补强作用。但这种方法的生产工艺复杂，产品成本较高，又难以工业化生产；

　　（2）从表面性能入手，通过改性使其表面性能由无机性向有机性过度，由此来增大碳酸钙与树脂的相容性，改善制品的加工性能和物理力学性能。

2.1.4 碳酸钙对薄膜性能的影响

　　（1）力学性能方面

　　添加碳酸钙的薄膜其力学性能有所提高。绍鹏等采用超细重质碳酸钙对LLDPE/mPE进行改性。结果表明，添加5%碳酸钙使薄膜的落镖冲击强度提高13.2%，断裂伸长率提高约5%，拉伸强度也略有提高。

　　（2）热性能方面

　　加入填充料后，由于碳酸钙的热稳定性好，可使制品的热膨胀系数、收缩率下降，制品的热稳定性随着填充料的增加而提高。

　　（3）其他性能

　　加入碳酸钙后，可提高膜的防雾滴性能，陆桂娜等采用CaCO3、滑石粉等材料改性的聚乙烯（LDPE、LLDPE）防雾滴膜，对CaCO3的添加方式、改性效果及不同处理剂的影响进行了研究。结果表明，CaCO3改性聚乙烯膜的无滴持效期较长，与防雾滴剂预混合可提高膜的防雾滴性能。相对于空白膜而言，CaCO3改性的聚乙烯膜阻隔红外线和紫外线的能力有了一定的提高。添加碳酸钙的薄膜还可促进薄膜降解，在环境保护方面可起到积极的作用。

　　此外，添加碳酸钙后还可提高聚乙烯膜的透湿保鲜性和透气性等。

2.2 滑石粉

滑石粉在我国主要分布在广西桂林、山东栖霞和辽宁海城等地区。目前，由于矿藏量急剧减少，滑石的品质也受到一定的影响。

2.2.1 滑石粉在塑料中的应用特点

(1)滑石的密度为2.7~2.8g/cm3，与重钙相近。

(2)滑石的莫氏硬度为1，在无机粉体中硬度最低，对设备磨损最小。

(3)滑石呈层状结构，相邻的两层靠微弱的范德华力结合，在外力作用下，相邻两层之间极易滑移或相互脱离。因此，滑石粉在塑料加工中，在机械设备的摩擦、挤压等作用下，滑石粉颗粒极易层层剥离开从而形成新的颗粒结构并团聚，虽然经过偶联剂或其它化学表面处理技术，但达到较好的表面活化改性效应尚需采取特殊工艺。

(4)滑石对塑料产品显著的增强作用主要来自于其独特的微观片状结构。加工后的滑石粉片状结构保持的越完整，其增强效果越明显。较大的径厚比（片状颗粒平均直径与其厚度之比）可提高塑料制品的刚性、冲击强度、弯曲模量和热稳定性。

（5）高品质超微细滑石粉成片状结构，用于塑料制品时，可均匀的成层叠状分散在树脂中。如同水泥制品中嵌入的金属结构网，能够在保持塑料的自身优点外，形成力学性能优异的增强支撑形态，可提高塑料制|品的物理性能，还具有明显的保温、阻隔作用。

（6）滑石的pH值为9.0～9.5，化学稳定性好，耐弱酸、碱、盐。

（7）滑石的颜色有白、灰绿、奶白、淡红、浅蓝、浅灰等，有的还有珍珠或脂肪光泽。对塑料用的滑石粉往往希望白度越高越好，在粉碎时，各种滑石都成为一种由灰到白的粉末，并呈现不同程度的固体光泽，但在塑料制品中应用后，会发生颜色的微量变化。

（8）滑石和云母、高岭土等含硅（Si）的矿物都具有红外线和紫外线的阻隔性，在塑料制品中具有明显的保温、耐老化等效果。

(9)滑石的滑腻感十分明显，加入滑石粉的塑料开口性明显改善，还可以改善薄膜的防粘连性。

(10)当超微细的滑石粉（1微米以下）均匀分散在塑料基体之中时，能起到成核剂的作用。

2.2.2 滑石粉在塑料中的应用要求

《GB15342_1994塑料用滑石粉技术指标》规定了主要应用指标要求，在实际应用中还应注意以下几点：

SiO2含量：滑石粉中的硅( SiO2)含量是衡量滑石粉品位的重要指标。要根据不同的塑料制品性能要求来选择滑石粉，如在薄膜中加入的滑石粉硅含量应高些，粒径小、粒度分布窄，才能使薄膜的透光率高、拉伸强度、抗穿刺性等指标有明显改善。而在注塑、板材、棒材中硅含量要求不必过高，硅含量较低的滑石粉价格较低，同时资源丰富。

流动性：在挤出过程中，滑石比其他颗粒状无机村料流动性差，分散困难，螺杆扭矩大，所以采用较好的活化助剂是克服以上问题的关键。

静电：滑石呈层状结构，比表面积大，颗粒形状的不规则性和表面的凸凹形态使它的摩擦系数大、易产生静电，造成微小颗粒之间的凝聚，难以分散，影响应用效果。采用静置存放消除静电工艺，既简单实用，又便于操作。在其他无机粉体中也可参照此工艺。

2.2.3 滑石粉在塑料中的应用领域

滑石粉可广泛用于PP、PE. PS. PA. ABS. PC、PVC等树脂。滑石粉在降低塑料制品生产成本的同时，还具有显著改善塑料制品的刚性、耐热性、抗蠕变性，降低收缩率等优点。滑石粉可改变太阳光波照射方向，使直射光转变为散射光，阻隔紫外线照射，改善塑料制品耐老化和降解性能，提高使用寿命。

在飞机、航空、航天、军工等塑料制品中，滑石粉的耐化学性、高低温稳定性及优异的机械性能都得到了认可。

在中空制品中添加适量的滑石粉，可降低生产成本，减小收缩率，改善刚度，提高制品使用寿命。

滑石粉广泛应用于汽车保险杠、仪表盘饰件、内装饰面板、管类、隔热板及塑料零件等，可提高塑料制品的冲击强度，改善高温下的抗蠕变性能，降低收缩率，赋予制件表面质量更加优良，外观更加华丽，触摸感更适宜。

滑石粉在注塑制品中应用可明显改善注塑产品的力学性能，降低注塑零件的浇口、边缘等收缩造成的凹陷，改善外观效果及手感性。

滑石粉还能改善家电产品的质量及外观，特别是在耐老化、防晒、褪色、隔热、保温、阻燃、隔音及改善产品特殊功能方面，有着不可替代的优势和特性。

2.3 硅灰石

2.3.1 硅灰石在塑料中的应用特点

硅灰石属天然的硅酸钙(CaSiO3)，呈浅白色针状结构，加工后的硅灰石长径比（L/D）可达15/1，是塑料中纤维状的无机增强填料，具有极好的抗张强度和抗挠曲强度，并且具有特别好的耐湿性能。

硅灰石具有资源丰富、价格低廉等优势，是塑料增强改性新的无机材料，虽然在塑料制品中受其白度和加工工艺等方面的制约，但随着它的特性逐渐被人们所认识，应用范围和用量也有较快的增长。

2.3.2 硅灰石在塑料中的应用领域

硅灰石可广泛用于PET. PA. PE. PP. ABS等树脂，它的许多性能与滑石、石棉和云母等无机粉体相类似，硅灰石作为塑料中的无机填料，采用硅烷偶联剂进行表面活化改性处理，以提高或保证不同材料界面相容效果。

值得注意的是硅灰石粉填充的材料吸水性显著降低，这个特点可以改进吸水性较强的尼龙制品在潮湿环境下因吸水而导致强度和模量下降的缺点。

硅灰石是较为完整的针状结构，可作为树脂的增强材料以改进塑料复合物的性能。硅灰石填充的聚合物体系的挠曲强度和抗张强度优于其他许多填料填充的聚合物体系。在暴露于紫外光和水浸渍的条件下，硅灰石填充的体系有优异的性能。

硅灰石用于大型塑料管材、片材、薄膜、中空及注塑等产品中，可明显改善塑料制品拉伸强度、环刚度、挠曲性及收缩率等，还可提高耐热性和阻隔性，是塑料制品中新的无机改性材料品种之一。

2.4 硫酸钡

2.4.1 硫酸钡在塑料中的应用特点

将天然矿石（重晶石）经粉碎、水洗、干燥后制得为重晶石粉（也称重质硫酸钡），呈白色或灰色粉末，密度为4.3～4.6g/cm3。

重晶石加热至1100℃还原生成可溶性硫化钡，再与硫酸或硫酸钠作用生成沉淀硫酸钡（也称轻质硫酸钡），粒径细，白度可达92度以上。硫酸钡具有比重大、光泽好、热稳定性好和加工性能优异等特点。

2.4.2 硫酸钡在塑料中的应用

硫酸钡独特优异的性能，使其应用十分广泛，成为塑料制品新的功能改性材料之一。硫酸钡具有提高塑料制品的耐化学腐蚀性、耐热性、改善产品外观等特点。硫酸钡可用于PP. ABS. PA. PET等树脂生产的家电外壳、机械零件、汽车部件、空调面板、电热壶外壳等。

硫酸钡还可以增加塑料制品的比重，改善塑料的耐磨性、耐老化性，提高光亮效果等，扩大塑料制品的应用领域。

2.5 云母

2.5.1 云母在塑料中的应用特点

云母指的是天然白云母，是一种具有独特结构的层状铝硅盐酸矿物，单斜晶系，晶体呈假六方片状，白云母薄片透明无色，厚片略带浅绿、黄、橙等色，玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽，硬度2.5-3.1，比重2.76-3.10g/cm3。

2.5.2 云母在塑料中的应用领域

云母可改善塑料的物理性能：云母具有较好的增强作用，可提高机械部件、车辆零件。术塑制品、家电外壳、包装制品、薄膜、拉丝和绳索等塑料产品的物理性能。。。更多本文精彩内容欢迎添加小编