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无机粉体在塑料中的应用新进展2016年6月30日·安徽·合肥2无机粉体产品应用新进展3无机粉体应用工艺新进展4无机粉体产业发展新趋势1前言目录前言无机粉体资源丰富、价格低廉、性能优异，在塑料制品中已得到了广泛应用，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。1无机材料在塑料中应用是一门年轻的跨学科技术，虽然用量大、用途广，系统地研究,试验应用推广此类复合型技术的科研单位、大专院校和企业尚在发展阶段。本人结合亲身经历，总结应用经验，愿与大家共同交流分享！期盼得到大家批评指正！无机粉体产品应用新进展2碳酸钙已广泛用于油漆、涂料、造纸、日化、建材、医药等行业，碳酸钙是塑料中使用的无机材料中最重要的一类，在每年使用的1000多万吨各种无机粉体材料中，碳酸钙的用量达到60%以上。2.1碳酸钙重质碳酸钙是把天然矿石用机械磨碎得到的粉体。重质碳酸钙的密度2.7g/cm3。轻质碳酸钙是通过煅烧化学反应得到的沉淀碳酸钙。轻质碳酸钙的密度约为1.2～1.9g/cm3。粉体的堆积密度与真实密度具有较大差异。检测项目12502500湿法钙轻钙树脂T30S碳酸钙含量%203040203040203040203040拉伸强度Mpa25.024.520.926.3242125.823.621.525.223.520.432.4断裂伸长率%83283235773472151760461519672646.357.1/弯曲强度Mpa36.236.138.336.932.929.336.935.536.939.737.836.836.7弯曲模量Mpa113113271487120912081374112612081404112312501266929悬缺冲击强kJ/m25.37.94.86.17.27.17.07.67.73.84.34.24.4密度g/cm31.041.111.211.021.111.211.031.111.221.031.101.210.91模塑收缩率纵向%1.561.331.251.531.301.211.541.311.221.581.411.22/模塑收缩率横向%1.311.020.941.281.020.931.331.030.941.391.090.95/热变形温度℃116125126113121130931021228510110893水分%0.410.320.540.98不同粒径和添加量碳酸钙填充改性PP的性能比较碳酸钙含量%30%40%检测项目湿法1湿法21250目2500目轻钙3000目湿法1湿法21250目2500目轻钙3000目拉伸强度Mpa141413.513.912.21311.81311.811.810.612断裂伸长率%242225288246183223181175215132158199弯曲强度Mpa4.264.44.154.393.804.14.195.94.455.704.824.6弯曲模量Mpa////////////悬缺冲击强度kJ/m2NGNGNGNGNGNGNGNGNG45.425NG密度g/cm31.451.461.451.451.451.471.541.551.531.541.551.56模塑收缩率纵向%0.780.800.810.850.920.810.710.720.730.760.830.73模塑收缩率横向%0.620.640.620.690.760.630.600.600.580.610.690.62热变形温度℃37.43634.733.936.33738.43837.735.036.838不同品种的碳酸钙填充改性PVC的性能比较检测项目12502500湿法钙轻钙碳酸钙含量%203040203040203040203040拉伸强度Mpa14.313.511.814.613.911.816.51411.814.012.210.6断裂伸长率%285288215249246132298242181277183158弯曲强度Mpa3.594.154.453.704.395.704.214.264.193.353.804.82弯曲模量Mpa////////////悬缺冲击强kJ/m2NGNGNGNGNG45.4NGNGNGNGNG25密度g/cm31.381.451.531.361.451.541.381.451.541.381.451.55模塑收缩率纵向%0.950.810.731.010.850.760.890.780.711.060.920.83模塑收缩率横向%0.730.620.580.760.690.610.680.620.600.820.760.69热变形温度℃35.534.737.734.633.935.037.837.438.435.236.336.8不同粒径和添加量碳酸钙填充改性PVC的性能比较2.2硅灰石硅灰石属天然的硅酸钙（CaSiO3），呈浅白色针状结构，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，是塑料增强改性的新的无机材料，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，应用范围和用量会有较快的增长。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，应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。检测项目硅灰石含量树脂PA610%20%30%拉伸强度Mpa69.873.280.065.4断裂伸长率%14.29.615.6264.5弯曲强度Mpa10811312790.2弯曲模量Mpa2769342243522577悬缺冲击强度kJ/m26.26.16.97.5密度g/cm31.21.261.341.14模塑收缩率（纵）%1.181.101.011.33模塑收缩率（横）%0.890.650.621.16热变形温度℃132138177105硅灰石在改性PA6中的应用特性检测项目硅灰石含量PPT30S10%20%30%拉伸强度Mpa27.927.827.132.4断裂伸长率%61.669.875.227.5弯曲强度Mpa39.140.638.336.7弯曲模量Mpa136615961907929悬缺冲击强度kJ/m26.26.95.94.4密度g/cm30.951.011.110.91模塑收缩率（纵）%1.301.121.011.86模塑收缩率（横）%1.110.970.791.72热变形温度℃98.310610993硅灰石在改性PP中的应用特性2.3滑石粉滑石作为一种添加剂、改质剂或填料，已广泛用于造纸、油漆、涂料、陶瓷、化工、日化、塑料、橡胶、食品、医药等行业。滑石具有质地柔软、磨耗低、光泽度高、吸油值小、透明性好等优点，滑石良好的化学稳定性和优异的物理特性得到了人们的认可。滑石在塑料、橡胶中应用具有明显的增强改性作用，可提高塑料产品的拉伸强度、冲击性能、抗蠕变性、耐热性、抗撕裂性等。改善产品的表面外观，降低产品收缩率，提高阻隔效果，减少透气性，增加塑料制品的刚性和挺括度，已成为改善塑料制品物理性能的重要改性材料，越来越受到塑料行业的青睐。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。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。20%和40%填充聚丙烯的典型物理性质（23℃测定）填充量对聚丙烯挠曲模量的影响（23℃）010203040506012345678填料%，重量抗曲模量，103磅/英寸2碳酸钙填充聚丙烯滑石填充聚丙烯填充量对聚丙烯抗张屈服强度的影响（23℃）010203040506012345678填料%，重量抗张屈服强度，103磅/英寸2碳酸钙填充聚丙烯滑石填充聚丙烯10203040506012345678试验温度，℃40%CaCO3填充聚丙烯40%滑石填充聚丙烯0708090100110未填充聚丙烯抗曲模量，103磅/英寸240%CaCO3和40%填充聚丙烯的典型物理性质（23℃测定）不同材料填充在尼龙66中的性能性能不填充硅灰石含量%云母含量%滑石含量%碳酸钙含量%玻璃微珠含量%氢氧化铝含量%密度g/cm31.141.511.501.491.481.461.45拉伸强度Mpa837410763746965断裂伸长率%6.03.02.72.02.93.22.8弯曲模量Gpa2.85.510.76.54.64.34.5悬缺冲击强度kJ/m235.83.35.82.73.94.9热变形温度℃170430460445390410395收缩率%1.80.90.30.81.21.10.8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。2.4硫酸钡我国重晶石矿保有储量3.59亿t,基础储量为0.74亿t，其中可采储量5235万t，分布在22个省市及地区，其中贵州、湖南、甘肃、江西、广西、山西、福建七省占全国总量的91%。硫酸钡因具有化学惰性强，稳定性好、耐酸碱、硬度适中、高比重、高白度、能吸收有害射线等优点，广泛用于塑料、橡胶、涂料、中高档油墨、化工、造纸、陶瓷、颜料等领域。可增加制品的硬度、强度、提高耐热和耐磨等性能，是发展较快的功能性材料之一。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、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。硫酸钡粒径及用量对复合材料力学性能的影响BaSO4添加量10%15%20%25%30%光泽度%86.085.484.683.680.1熔融指数g·(10min)-114.715.115.618.120.0弯曲强度MPa5453515050拉伸强度MPa32313029.529简支梁冲击强度kJ·m-210.511.2512.012.412.8硫酸钡的质量分数对PP物理和力学性能影响高光免喷涂PP的基础配方是均聚PP树脂原料加沉淀硫酸钡，有时还会添加少量滑石粉和成核剂。配方要点就是填料选择，填料种类那么多，为何要选择沉淀硫酸钡作为高光PP填料？下面一图可解释原因。由图中可以看出填料对PP光泽度的影响程度次序如下：沉淀硫酸钡重晶石高岭土碳酸钙滑石粉。填料对光泽度的影响可能与填料刚性粒子的微观形状有关。填料的微观形状对PP表面光泽度的影响程度依次为：球状粒状针状片状。高光泽PP作为理想的替代ABS、HIPS等高光泽制品的材料，已引起了人们的兴趣和关注。高光PP与ABS树脂相比具有密度小、成本低、改性方法灵活等特点。目前许多小家电外壳已经用高光免喷涂PP作为首选材料。2.5云母云母粉主要化学成分%SiO2Al2O3Fe2O3K2ONa2OMgOS+PH2O44--5020--332--69--110.95—1.801.3—2.00.02—0.050.13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，