常用无机粉体材料种类及作用.docx

常用无机粉体材料种类及作用目前，在中国每年至少有400万吨的无机粉体材料作为原料的一部分被用于塑料制品的生 产用无机粉体材料替代部分石油产品，一方面，每年可以节约数百万吨石油；另一方面， 对于所生成的塑料制品而言，不但有利于降低原材料成本，而且可以使填充塑料材料的某些 性能按照预定的方向得到改善，从而提高塑料制品的市场竞争力常用无机粉体材料种类及作用？据统计，中国500余家碳酸钙厂家生产的约500万吨产品中，有一半是销往塑料行业的此 外，滑石粉、煅烧高岭土、硅灰石粉等多种无机粉体材料也被广泛应用，有的甚至成为功能 性塑料材料不可缺少的组成部分碳酸钙？碳酸钙是塑料加工时用得最广、用量最大的无机粉体填料据中国无机盐工业协会钙镁分会 统计，每年用于塑料填充的碳酸钙总量在二百多万吨，是各种用途中所占份额最大的，约 50%左右根据加工方法不同，碳酸钙分为轻质和重质两种轻质碳酸钙（简称轻钙）是由石灰石经煅 烧、消化、碳化而成的，其间经历了化学反应，而重质碳酸钙是经研磨（干法或湿法）而成 的，只有粒径大小的变化而无化学反应过程目前在塑料薄膜中使用的碳酸钙都是1250目 的重质碳酸钙，已大量用于PE包装袋的生产，在农用地膜中因透光性受到影响，虽然可以 使用，但添加量较小。

1）重钙的细度对PE薄膜力学性能的影响十分明显，见表1表1重质细度对PE薄膜力学性能的影响？拉伸強度（MPa）断裂伸长帝•纵纵400目20.73A5Z3S1200 n略粗糙27.33423472500 目31.73SV^10注；蜡体树瞄为HDFE6098 CbCOj啻吐【0% -2）碳酸钙粒子的分散对PE薄膜的性能具有决定性作用？PE薄膜生产企业对重钙的添加量十分关心，希望添加量越多越好，但同时力学性能、耐老 化性能、透光性都不要受到过大的影响特别是在农用地膜中到底能够使用多少碳酸钙是非 常值得努力探讨的问题宝鸡云鹏塑料科技有限公司对此进行了有益的探索，并取得喜人的 成果表2列出纯LLDPE地膜及分别添加10%、15%、20%、33%云鹏公司生产的纳米改性塑料复合材料的LLDPE地膜的力学性能 由表2所列数据可以看出，添加10%以上直至33%纳米改性塑料复合材料的LLDPE地膜较之 纯LLDPE地膜，各项力学性能相差不大在添加量达33%时，即LLDPE薄膜中CaC03成份已 占%时，其力学性能仍能保持较高水平，特别是直角撕裂强度还高于纯LLDPE，不仅全面超 过GB 13735-92地膜国际优等品技术指标，而且是以往任何CaCO3填充母料所不可能做到的。

表2云鹏牌纳米改性塑料复合材料填充LLDPE地膜的性能检测结果?能地脫拉伸负荷賺）断裂f申长率（%）直角攝裂钦跚（N）纯 LLDPE3.S6/2.14345/6800.75/1.1循加踊加15%2.GO/1.9133^/690O.SO/1.2爵加20%1.94/2.01115/735AiToyij爾加337*2.Z&2.16OM/1.2GB 13735-S2120/1200,5/0.5法；T云册桿细米改性缴赳址怖材料中口机口门|含鹹为?旧具泗试很佇呼位为陕曲衍严揣就就监评检验所-3）碳酸钙的环境效应一一可环境消纳？“可环境消纳塑料”是指能综合利用环境条件的，能适应垃圾处理方式的，既可在所处环境 中降解，又可堆肥处理或有利于焚烧且危害较小的塑料在可环境消纳塑料制造过程中，碳酸钙是重要的组成部分研究结果表明，含有30%重钙的 光降解膜，在暴晒时其羰基指数（表徵光降解程度的指标）达到某一数值时比不含碳酸钙的 光降解膜要提前数天，对环境消纳有利同时碳酸钙的存在无论对PE薄膜填埋后继续降解, 还是对焚烧时减少有害物质的生成，保护焚烧装置都非常有利和添加淀粉的降解膜相比, 碳酸钙回归自然时其化学需氧量CODcr值（用于衡量水中还原性物质污染的程度）为0,而 含有15%淀粉的聚乙烯薄膜其CODcr值为96。

滑石粉？滑石粉是仅次于碳酸钙的塑料用填料，每年在塑料中的应用数量都在二十万吨以上，而且随 着滑石粉的某些物理化学特性得到进一步深入的认识，它的应用范围和数量正在急剧增大1）作为农膜保温剂使用？含硅元素的矿物，如云母、高岭土和滑石对红外线具有阻隔屏蔽作用在农用大棚膜中加入 适量的这种矿物粉末可以提高塑料薄膜对红外线的阻隔性，从而减少棚内热量在夜间以红外 线辐射形式向棚外散失，提高其大棚的保温性 轻工业塑料加工应用研究所在上世纪九十年代初的研究成果表明：？① 云母粉、高岭土、滑石粉和轻质碳酸钙在填充量相同时（细度相近且均经过表面处理）， 对聚乙烯薄膜力学性能的影响接近，其中高岭土和云母粉填充的薄膜力学性能更好一些② 含硅元素的填料填充的LDPE薄膜对7-25um红外线的阻隔作用明显优于不含Si的无机填 料一一轻质碳酸钙，而云母粉、高岭土和滑石粉的红外线阻隔性相似③ 三种含Si的填料中，云母粉填充的LDPE薄膜的透光率最高，而且接近纯LDPE塑料薄膜 的透光率，高岭土和滑石粉的次之，但都高于碳酸钙填充的薄膜由于滑石粉价格便宜和便于操作，其透光性和红外光阻隔性虽然不如云母粉和高岭土，但仍 能在保持较好透光性的同时提高其保温性，故在农用塑料棚膜中已得到广泛应用。

目前农膜 生产厂根据膜的品种（耐老化膜、双防膜、多功能膜等）不同，使用超细滑石粉的量为1%-6%2） 作为成核剂使用？结晶性聚合物如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚酰胺（PA） 等，在加工熔融后的冷却定型过程中，一部分大分子将排列有序，称之为结晶结晶不仅需要一定的温度和冷却速率，还需要先生成晶核，接着才是晶体的生长成核剂有 两个主要作用，一是总结晶速率增大，可确保熔融聚合物在冷却过程中更迅速地固化，从而 缩短注塑成型循环周期，提高工效；二是平均球晶尺寸下降，拉伸强度、热变形温度和硬度 在成核剂作用下都得以增强，透明度增加、浊度下降滑石粉作为PE或PP的成核剂使用，首先要求颗粒要小，粒径越小其颗粒数越多，意味着结 晶中心越多同时生长的晶体数目越多，晶体本身的尺寸越小，整个材料的性能就越好同 时也要求在熔融状态下滑石粉的分散越彻底越好，团聚现象越轻微越好3） 以滑石粉为主要填料的透明型填充母料？在塑料薄膜中使用碳酸钙虽然可以得到降低成本的效果，但用量大时，薄膜的透明性受到较 大影响，引起一些用户的误解透明型填充母料针对这一情况，在填料的选择和加工工艺方 面做了重大改进，使PE薄膜的透明性有了很大的改进。

表3和表4分别为添加20%和30% 透明母料后的薄膜的光学性能和力学性能表3透明母料对HDPE薄膜光学性能的影响?用号呼料海仙比％）篡度（％）14D.OLZ92.1«1.1322U4.01272.753304,0129274.0S表4透明母料对HDPE薄膜力学性的影响?序号时料祗加比例%mm拉忡彩忧（MPiiJ忡艮率（%）纵討纵向100,0176.08辭・25130.86395.522&76.4741,219曲33004153.2531.3274.2327.29煅烧高岭土？由于煤系高岭土中含有可燃物碳及多种形态的水（吸附水、结晶水），在用做塑料薄膜的添 加剂时必须先经过煅烧，实现脱水、脱碳，由黑色变成白色的煅烧过程在高温下煅烧，矿 物不仅要经历脱水、脱碳的历程，而且还有可能在矿物的结晶形态上发生种种变化如果莫 来石相含量过高，由于莫来石的硬度太高，将会对塑料加工机械设备关键部件——螺筒和螺 杆造成严重磨损，带来生产效率下降、产品质量不稳定的不良后果此外煅烧高岭土的粒度 及分布、白度和价格等因素，也必须加以认真对待地球上接收到的来自太阳的光其波长98%集中在范围内，分为紫外光（）、可见光（）和红 外光（Um以上）三大部分，其中白天供农作物进行光合作用的可见光是太阳光转化为地球 上的热能的主要形式。

夜晚从地球表面向大气层散发热量的主要形式即能量的90%是以 7-25um的红外光辐射的，其峰值为11-13um用农用塑料薄膜扣成的大棚，主要是使棚内 温度远高于棚外，使农作物得以早发芽、早成熟，寒冷的季节里棚内作物也照样能够生长 普通的不含红外光阻隔剂的聚乙烯薄膜对红外光的阻隔能力很差，不足25%，因此虽然在白 天太阳光透过棚膜，将能量留在棚内转化成热能，使棚内温度升高，但在夜间由于棚膜对红 外光阻隔性差，大部分热量会以辐射形式散失到棚外为此只能增加棚膜的厚度，而这种增 加不仅提高阻隔性有限，而且受膜的成本限制也不可无限制地加厚唯一的办法是将对红外 光有阻隔作用的物质加到塑料薄膜中使其红外光辐射到棚膜上时，不能穿透过去，又重新反 射回棚内，达到塑料大棚保温的效果纯聚乙烯薄膜（厚度-0.1mm）对7-25|im波长范围的红外光透过率为70%-80%,通过添加红 外光阻隔剂，可使红外光透过率减少到50%以下德国C0NSTAB聚合物-化学有限公司可将 红外光透过率减少至25%以下；北京市塑料研究所研制的0.05mm厚的无机填料填充的聚乙 烯薄膜，7-11um波长范围的红外光透过率可减至36%；河南省焦作市第一塑料厂生产的 0.05mm厚的无机填料填充的聚乙烯薄膜，7T4|im波长范围的红外光透过率可减至39%。

德 国CONSTAB聚合物-化学有限公司以中国出产的粘土为原料制成商品牌号为Cons tab IR 0404 Id的红外光阻隔功能母料，在聚乙烯薄膜中添加7%,使7-14um范围内的红外光透过率减 少至25%以下 煅烧煤系高岭土添加到聚乙烯塑料中后，填充体系的力学性能优于同等条件下的滑石粉或碳 酸钙填充体系，见表5表5不同填料填充聚乙烯塑料薄膜的力学性能?嘏烧關岭1：滑石樹农般国折拉伸强度｛纵.~搐|副14-1£12-14£14.0画袈伸长率纵280-3202SO-S20㈣340-36fl3S0-32O逍角申野賢迦度fiO-62注：览料任摧料殊腔中的币喩分数为5%通过扣棚实验，表明相对滑石粉和碳酸钙填充的农膜，使用高岭土的农膜透光好，棚内保温 效果好，有利于农作物增产 应用中的共性问题？无机粉体材料在塑料中应用已经获得广泛认可，发挥增量、改性和环保效应等三大重要作用， 但同时也存在一些问题，制约着无机粉体材料在某些方面的应用这些问题在塑料薄膜上也 同样存在，需要引起我们的高度重视，并通过技术创新加以解决增重问题？非金属矿物的密度比合成树脂大很多，通常都要大两三倍，有的如重晶石粉比聚乙烯或聚丙 烯的密度要大五倍左右。

尽管矿物填料在质量上一比一地代替了基体塑料，但它所占有的体 积仅为同样质量的基体塑料的几分之一如果矿物填料的颗粒与基体树脂紧密接触，没有空 隙的话，那么这种体积上的差别将直接影响到以面积或长度计量的塑料材料及制品的数量， 例如管子和异型材的长度或人造革的面积；也直接影响到注塑成型制品的数量，因为注塑成 型的模具型腔的容积是一定的，同样质量的熔体如果体积不同，所能成型的注塑制品的数量 就会减少，结果在使用填料降低制品成本、增加经济效益的同时，出现了因长度、面积、制 品个数减少的负面效应。