（中国粉体技术网/龙小水）填充改性聚合物的性能与填料本身的物理化学性质有密切的联系。填料具有不同的形状如：纤维状、球形、粒形、片状、柱状及中空微球等，除球形外，其它填料形状均具有各向异性。一般说来，截面较大的填料如：柱状、纤维状、片状等对提高聚合物的力学性能有利；增大长径比对提高材料的力学性能、耐热性、尺寸稳定性等有积极作用；球形、粒状填料对改善复合材料的加工性能效果较好，但会对力学性能产生负面影响。同时不同粒径及分布的填料对填充改性材料的的性能也有较大的影响。将粒径相差较大的不同填料合理配置，制备的复合材料的拉伸强度及冲击强度有明显的提高，这在相关的研究中得到了验正。
在选择和使用何种类型的无机填料作为填充剂和增强剂时，应考虑多方面的问题，例如：①填充剂表面可能的催化活性，②均匀分散以及与基体树脂的键联，③复合性能，④工业安全问题，⑤成本问题等。
1 硅灰石
硅灰石CaSi03是一种钙的偏硅酸盐类天然矿物，理论化学成分为wt(CaO)％、wt(Si02)％分别为48％、49％，此外还含有少量的Fe203，Ti02和MgO。硅灰石晶体常见的形态有细晶状、纤维状和磷片状等几种形状，集合体呈纤维状或放射状。
1.1 基本特征
硅灰石在水中的溶解度低，不含结晶水，吸水性小，加热时不存在脱水的问题，熔点高，热膨胀系数小，其热膨胀系数仅为6.5×10-6 ℃-1，耐热稳定性好，耐腐蚀，机械性能和电性能良好。填充到树脂中后，复合材料的尺寸稳定性好；硅灰石在基体树脂中的分散效果好，强度下降程度小，填充后复合材料的表观熔体粘度低；同时由于硅灰石还具有粘度较低的特点，因此它的加入对材料的成型加工性能有一定程度的改善作用。并且其还具有很高的白度、良好的介电性能和较高的耐热性能，因而被广泛应用在建筑、涂料、塑料、橡胶等工业领域，尤其是它与高分子材料的复合更为引人注目。
硅灰石作为塑料填充剂起到改善塑料制品的力学性能和耐热性的作用；改善塑料制品的力学强度，起补强、增强作用。硅灰石作为改性剂的优势是明显的，尤其它的针状形态是别的天然矿物所不具备的，充分利用它这一形态上的特点，可以更有效地实现对材料增强的目的。特别是美国公布了其无毒性后，硅灰石可以作为玻璃纤维，纤维状滑石粉和石棉的代用品或并用品，从而日渐受到人们的重视。
1.2 研究热点与成果
1.2.1 力学性能
屠宝卿等人的研究表明，用表面经过硅烷偶联剂处理后的针状硅灰石粉填充改性尼龙6，当填充量为35％时，复合材料的拉伸强度明显的大于纯尼龙6的拉伸强度。李华等人研制的硅灰石填充本体法PP粉料打包带，其断裂应力要明显高于钙塑打包带，甚至超出PP打包带的8％～63％，伸长率接近聚酯；袁世平等人研制的用活性硅灰石来填充PVC，实验证明所制的PVC复合材料的拉伸强度为26MPa，断裂伸长率为283％，冲击脆化温度为21℃；贺昌城等人用两种硅灰石(超细、针状)分别填充PP，结果发现PP复合材料的缺口冲击强度得到大幅度的提高，最高可以提高一倍左右，而拉伸强度均有不同程度的下降，但下降幅度不大。
1.2.2 热学性能
研究发现，硅灰石填充PP复合材料的耐热温度有所提高。贺昌城等人发现，硅灰石填充PP复合材料的热变形温度比纯PP最多可提高17℃。
1.2.3 其他方面
据报道，改性处理的针状硅灰石粉与玻璃纤维按25：15比例掺混填充PA6，可以使成型收缩率由1.16％降到0.35％；同时生产成本降低20％。
2 绢云母
绢云母为具有层状构造的高钾高铝铝硅酸盐类矿物，是云母中的一个品种，属于单斜晶系，自然色为银灰色并具有丝绢光泽。绢云母粒度均匀细腻，具有比较好的化学稳定性和电气绝缘性。其化学式为KAl2[AlSi2010](OH)2。
2.1 基本特征
绢云母为片状结构，片与片之间的结合力很弱，很容易完全解离，晶片具有高弹性、抗压、抗拉、耐热、绝缘等特性。作为塑料填料可以起到改善制品的力学和热学等性能。因此绢云母在高分子材料改性的领域中具有重要作用。
2.2 研究热点于成果
绢云母在目前的改性应用中，主要应用在涂料、造纸、化妆品等领域中，晏海霞等人用绢云母作为填料填充于ABS树脂中，当绢云母在添加至20份时强度达到最高，试样的综合性能最好，拉伸强度38.47MPa冲击强度为22.08kJ／m2，光泽度为46；林海等人通过机械力对绢云母进行化学改性，结果发现，绢云母／PP复合材料具有较强的抗紫外线性能；赵煌等人根据绢云母的基本特性，对其进行了超音速气流粉碎，并对其表面进行了相应的化学改性，制备出增强聚乙烯的绢云母填充料，实验结果表明活性绢云母的加入大大改善了聚乙烯复合材料的力学性能，具有明显的增强改性作用；陈建文等研究发现将绢云母粉作为新的增强无机填料填充到聚氯乙烯基体树脂中，可以很明显的提高产品质量，同时还能帮助塑料加工企业降低材料的生产成本，有利于增强企业的市场竞争力，从而进一步拓展市场应用领域；刘卫平等研究发现将表面处理后的绢云母添加到尼龙6当中，不但可增强尼龙6的综合力学性能、耐热性和制品的吸水性，同时还可较大幅度的降低增强尼龙6复合材料的生产成本，提高企业的经济效益。
Daoji Gan等采用对苯二甲酰处理云母来填充改性聚芳醚酮，发现改性的云母能显著改善聚芳醚酮的综合力学性能。Miles IS研究发现云母用于填充聚氨酯、聚烯烃、聚酯、聚酰胺等高分子材料，所制备得复合材料的抗拉强度、抗撕裂强度、邵氏硬度等性能都会有一定程度的提高。
►欢迎进入【粉体论坛】
|
