无机矿物粉体作为塑料改性剂，具有一系列独特的物理化学特性，如高比表面积、良好的热稳定性和机械强度等。近年来，无机矿物粉体为塑料性能的提升带来了显著进步，推动了塑料领域的发展。
1、无机矿物粉体的种类
（1）碳酸钙
由于碳酸钙的白度极佳、化学性质稳定且吸油量低，是塑料中应用最早、用量最大的无机填充材料。通过添加碳酸钙，塑料的硬度、尺寸稳定性和加工性都能得到提升，同时生产成本也能大幅降低。以聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）为例，加入碳酸钙后，这两种塑料的抗拉强度和弯曲模量都有所提高，而且其热变形温度也得到了改善。值得一提的是，超细碳酸钙还能被用于制造高性能塑料，使材料获得更加出色的机械和光学性能。
（2）滑石粉
滑石粉不仅具有出色的润滑性，还表现出良好的耐热性和电绝缘性。因为滑石粉的片状结构和高的径厚比，可以显著增强材料的刚性和硬度。除此之外，滑石粉还具有耐热性、热稳定性、润滑性和分散性等性质，使其在更广阔的领域应用，成为工业中不可或缺的材料。
（3）高岭土
高岭土以其出色的白度、稳定的化学性质和良好的电绝缘性而备受青睐。其特有的片状构造，为其带来了卓越的填充与增强效果。在塑料领域，高岭土的应用价值主要体现在其填充与增强的功能上。由于高岭土具有稳定的化学性质和出色的分散性，它在聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）等多种塑料中都得到了广泛应用。通过添加高岭土，塑料的机械强度、耐磨性和热稳定性均能得到显著提升，同时，它还能有效地帮助降低产品的生产成本。在一些高性能塑料中，高岭土甚至还被用作阻燃和抗静电的添加剂。
（4）云母粉
云母不仅电绝缘性、耐热性和耐腐蚀性都相当好，而且其透光性能超越其他无机粉体，还有阻隔红外线的功能，因此在大棚膜中得到了广泛应用。云母粉作为一种重要的无机矿物填料，凭借其优异的物理化学性质，在塑料等各个领域都发挥了重要作用。
（5）硅灰石
自然界硅灰石多为纤维状、放射状、羽毛状或块状集合体，其中最为常见的是纤维状或针状结构。在塑料工业中，将其细微颗粒均匀混合并加入到塑料基质中，有效地改善塑料的力学性能，提高其机械强度和热稳定性。同时，硅灰石还有助于提高材料的耐磨性，作为白色填料，赋予了制品更好的视觉效果和美观的外观。
（6）纳米矿物粉体
随着纳米技术的不断进步，纳米级无机矿物粉体在塑料改性中展现巨大潜力。纳米矿物粉体具有较大的比表面积、表面能等性质，在塑料改性领域展现出独特的优势。如纳米碳酸钙作为橡胶、塑料制品的填料，可以提高制品的耐热性、耐磨性、尺寸稳定性、刚度及可加工性，并且有效地降低了成本。
2、无机矿物粉体在塑料中的功能和作用机理
（1）增强塑料的力学性能
当无机填料被混入塑料基体中时，在塑料基体中形成多相复合结构。矿物粉体以分散相的形式分布于塑料基体之内，其硬度和模量远高于塑料，在受力时能分担和分散应力，提高机械强度。无机矿物粉体因其高硬度特性，在塑料中起到骨架作用，防止裂纹引发和扩展，降低变形和破裂风险。
例如，滑石粉混入聚丙烯（PP）后，弯曲模量和抗拉强度增长，提高韧性。无机矿物粉体改性处理能显著增强塑料的机械强度、硬度和刚性，优化其综合力学性能，使得填充型复合材料在多个领域得到广泛应用。
（2）改善热性能
硅灰石粉体热导率高、绝缘性能好，可提升塑料热导率及化学稳定性。云母粉因层状结构和耐热性能而被广泛应用，能改善塑料热导率、力学性能及耐候性。氧化铝导热性好、化学稳定，常用于提升塑料热导率及耐热性。氮化硼热导率高、电气绝缘性能好，能显著提升塑料性能，但因稀缺和高成本，多用于高端领域。
（3）改善电性能
在电子电器和通信设备领域，对塑料的电绝缘性能有着严格的要求。某些特定的矿物粉体，如高岭土和云母，因其优异的电绝缘特性，在塑料中掺杂这些粉体能显著提升材料的绝缘性能，使其成为制造电绝缘材料的理想选择。此外，通过引
入具有良好导电性能的矿物粉体（如碳黑、碳纳米管），可以开发出导电塑料，这些材料在抗静电和电磁屏蔽领域具有广泛的应用。
（4）降低材料成本
矿物粉体的成本远低于聚合物树脂，所以通过将无机矿物粉体掺杂在塑料材料中，有效降低了塑料制品的生产成本。例如，在PVC和PE等常见的塑料中加入碳酸钙，不仅能降低材料成本，还能提高其力学性能和加工性能。在大规模的工业生产中，通过选择填料的类型和数量，可以在维持或提升塑料性能的同时，在一定程度上降低生产的成本，从而增强产品在市场上的竞争力。
3、无机矿物粉体在塑料中的具体应用场景
（1）汽车工业
轻量化的塑料材料在汽车工业中应用广泛，有助于实现能源节约和减少排放。向塑料中掺杂无机矿物粉体，能显著增强塑料的力学性能，实现塑料制品的轻量化，这对于汽车和航空航天等领域尤为重要。
例如，在PP中掺杂滑石粉或碳酸钙，不仅能够提升材料的抗拉强度和刚性，还能减轻制品的质量。这些矿物粉体的引入也可以增强材料的耐热性和尺寸稳定性，以适应汽车部件在高温环境下的应用需求，改善其在高温下的抗蠕变性能，降低收缩率，使制件的表面质量更加优良，外观更加华丽，触摸感更加适宜。
（2）建筑材料
无机矿物粉体因其独特的物理和化学特性，在建筑材料领域扮演着日益重要的角色。在PVC管材和板材的生产中，通过在材料中引入高岭土制造的复合材料，不仅能提高材料的抗拉强度和弯曲模量，还能增强其耐冲击性和耐化学腐蚀性。在道路和基础设施方面，石灰石粉和矿粉常被用作沥青混合料的填料，以提高路面的强度和耐久性。通过这些改性和优化措施，无机矿物粉体不仅能够提升建筑材料的性能，还有助于推动绿色建筑的发展，实现建筑行业的可持续发展目标。
（3）电子电器
塑料材料在电子和电器行业中举足轻重，需具备优良电绝缘性和热传导性。电绝缘性是塑料材料特点，但在高要求场合需提升。高岭土和云母粉是常用的无机矿物粉体，与塑料树脂结合可提高电阻率，防止电气故障。云母粉耐热性高，适用于高温电子封装。氧化铝和氮化硼是导热粉体，与塑料树脂混合可提升热传导，广泛应用于电子封装、散热器件、汽车发动机等领域。
（4）日用消费品
无机矿物粉体在塑料制品改良中作用显著，能增强塑料适应性。滑石粉和云母粉是两种常用无机矿物粉体，在家用电器外壳生产中，滑石粉增强韧性，防止裂纹；云母粉提高耐热性，保持稳定性能。高岭土和碳酸钙在儿童玩具制造中至关重要，提高机械强度，降低摩擦系数，减少磨损，同时改善加工性能，增加硬度，确保安全耐用。
资料来源：《李泽宇,王勇,李晓雄,等.无机矿物粉体在塑料中的应用研究进展[J].山东化工,2024,53(22):136-139》，由【粉体技术网】编辑整理，转载请注明出处！
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