中國粉體網(wǎng)訊 改性塑料是指在通用塑料和工程塑料的基礎(chǔ)上，經(jīng)過加工改性，使其具有阻燃、抗沖、高韌性、易加工性等更加優(yōu)越性能的塑料。
改性塑料生產(chǎn)工藝與流程
來源：金發(fā)科技2020年度報(bào)告
塑料加工改性方法分為物理方法和化學(xué)方法，包括填充、共混、增強(qiáng)、阻燃、共聚、交聯(lián)等。目前，最常用的改性方法是填充、共混、增強(qiáng)等物理方法。填充改性是在塑料成型加工過程中加入無機(jī)填料或有機(jī)填料，使塑料制品的原料成本降低達(dá)到增量的目的，或使塑料制品的性能有明顯改變；共混改性是將兩種或者兩種以上的塑料、橡膠、添加劑等進(jìn)行攪拌在一起，最后通過熔融擠出，達(dá)到改變?cè)牧系男阅懿⑹蛊渚邆涮厥獾乃芰闲阅�；增�?qiáng)改性是通過加入玻璃纖維、碳纖維、云母粉等纖維狀或片狀填料來達(dá)到增加塑料剛性及強(qiáng)度的目的。
無機(jī)粉體在改性塑料中應(yīng)用廣泛，未來隨著汽車、家電等行業(yè)的發(fā)展，無機(jī)粉體在改性塑料中將占據(jù)更重要的地位。
塑料用粉體材料（按化學(xué)組成分類）
來源：中國塑料工業(yè)年鑒（2017）
碳酸鈣資源豐富、加工方便、價(jià)格低廉，是塑料中應(yīng)用最早、用量最大的無機(jī)填充材料。無機(jī)粉體的加工技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)了碳酸鈣向超細(xì)化、分級(jí)化、功能化轉(zhuǎn)變。國內(nèi)外將方解石類粉碎到一定細(xì)度后，再在水溶液中加入少量分散劑、表面改性劑進(jìn)行濕法研磨、脫水、干燥、粉碎而成為粒徑更細(xì)、分布更均勻、表面改性活化后的粉體，在塑料中應(yīng)用更為寬泛。
濕法活性鈣在塑料制品中的應(yīng)用性能
來源：朱建軍《無機(jī)粉體在塑料中的應(yīng)用》
碳酸鈣的應(yīng)用在明顯降低產(chǎn)品成本的同時(shí)，塑料制品的某些物理性能得到改善，還可節(jié)約合成樹脂。尤其是納米碳酸鈣，其形態(tài)不同，使得改性塑料的性能也不大一樣。比如立方形碳酸鈣有助于改善塑料的沖擊性能，而纖維狀碳酸鈣能更好的改善塑料的拉伸性能等。
硅灰石
硅灰石呈針狀結(jié)構(gòu)，可用于工程塑料的增強(qiáng)改性，隨著添加量的增加，可明顯提高樹脂的熱變形溫度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量等性能，可廣泛用于汽車、家電、工具等受熱易變形的塑料制品。作為塑料中的無機(jī)改性材料，硅灰石加工工藝應(yīng)以保持較大的長徑比棒狀結(jié)構(gòu)，采用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面活化改性處理，以提高或保證不同材料界面相容效果。
滑石粉
滑石作為一種添加劑、改質(zhì)劑或填料，在塑料中已得到廣泛應(yīng)用�；势瑺罱Y(jié)構(gòu)，在塑料、橡膠中應(yīng)用具有明顯的增強(qiáng)改性作用，可提高塑料制品的拉伸強(qiáng)度、沖擊性能、抗蠕變性、耐熱性、抗撕裂性等。改善產(chǎn)品的表面外觀，降低產(chǎn)品收縮率，提高阻隔效果，減少透氣性，增加塑料制品的剛性和彎曲模量，已成為改善塑料制品物理性能的重要改性材料。
硫酸鋇
將天然礦石（重晶石）經(jīng)粉碎、水洗、干燥后制得為重晶石粉（也稱重質(zhì)硫酸鋇），呈白色，密度為4.3～4.6g/cm3。重晶石加熱至1100℃還原生成可溶性硫化鋇，再與硫酸或硫酸鈉作用生成沉淀硫酸鋇（也稱輕質(zhì)硫酸鋇），粒徑細(xì)，白度可達(dá)92度以上。
硫酸鋇具有比重大、光澤好、熱穩(wěn)定性好和加工性能優(yōu)異等特點(diǎn)，可提高塑料制品的耐化學(xué)腐蝕性、耐熱性、改善產(chǎn)品外觀等。硫酸鋇可用于PP、ABS、PA、PET等樹脂生產(chǎn)的家電外殼、機(jī)械零件、汽車部件、空調(diào)面板、電熱壺外殼等。此外，硫酸鋇還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，擴(kuò)大塑料制品的應(yīng)用領(lǐng)域。
云母
云母具有特殊的大片徑比結(jié)構(gòu)，對(duì)塑料制品具有較好的增強(qiáng)作用，可提高機(jī)械部件、車輛零件、塑木制品、家電外殼、包裝制品、薄膜、絲類和繩索等塑料產(chǎn)品的物理性能；云母粉具有優(yōu)異的薄片狀晶形，有效阻隔面積很大，可改善塑料的氣密性；云母晶片具有反射、散射紅外線和吸收、屏蔽紫外線等功能，可改善塑料的光學(xué)性能；云母本身是高性能絕緣材料，具有極高的電阻性，可改善塑料制品的絕緣性能。
沸石
沸石晶體的大量孔穴和孔道，使沸石具有很大的比表面積，具有很強(qiáng)的選擇性吸附能力；天然沸石還有著良好的耐酸性和熱穩(wěn)定性，具有在水溶液中與其他陽離子進(jìn)行可逆交換的性質(zhì)；沸石的催化性能表現(xiàn)為當(dāng)某些反應(yīng)物質(zhì)寄附于沸石晶體內(nèi)部孔穴的表面上時(shí)，其反應(yīng)速度有所加快，且反應(yīng)生成的新物質(zhì)又可以從沸石內(nèi)部擴(kuò)散釋放出來，所以沸石在化工、環(huán)保方面作為分子篩廣泛用作吸附劑、離子交換劑、催化劑、凈化處理劑等等。
沸石是近年來塑料界關(guān)注的新的改性材料，沸石的比重、納米微孔結(jié)構(gòu)及它的吸附性和耐化學(xué)穩(wěn)定性可為塑料制品擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域提供新的發(fā)展空間，特別是在有害氣體吸附、家居裝飾、汽車內(nèi)飾、鞋體材料等方面進(jìn)行了諸多研究，取得了令人驚喜的效應(yīng)。
高嶺土可提高玻璃化溫度較低的熱塑性塑料的拉伸強(qiáng)度和模量，提高塑料制品的剛性和強(qiáng)度，加入到聚丙烯中還可以起到成核劑作用。高嶺土對(duì)紅外線的阻隔作用非常顯著，在軍事器材上已得到應(yīng)用，在薄膜中應(yīng)用可提高保溫效果。高嶺土在煅燒后可明顯提高塑料的電絕緣強(qiáng)度，可用于電線、電纜及耐高壓絕緣產(chǎn)品，在長距離特高壓電力輸送方面有著廣闊的研究發(fā)展空間。此外高嶺土顆粒具有極強(qiáng)的凝聚傾向，采用表面活化特殊處理技術(shù)才能達(dá)到均勻分散的目的。
氫氧化鎂和水鎂石粉
氫氧化鎂在340℃時(shí)可失去結(jié)晶水，而失水后的產(chǎn)物氧化鎂是耐火材料。由于失水反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此使用氫氧化鎂可實(shí)現(xiàn)聚烯烴塑料的低煙無鹵阻燃，氫氧化鎂兼具填充、阻燃和抑煙三大作用。較之起同樣作用的氫氧化鋁，由于其分解溫度高于聚烯烴塑料的加工溫度(180～220℃)，因此在填充塑料加工時(shí)，所加入的氫氧化鎂不會(huì)提前分解。
氫氧化鎂可用海水或咸水湖的湖水制作，主要是利用其中的氯化鎂，但由于雜質(zhì)很難除凈，故氫氧化鎂的制造成本較高。近年來國內(nèi)開始使用天然礦物水鎂石經(jīng)粉碎研磨制成粉體材料，已成功地代替化學(xué)方法生產(chǎn)的氫氧化鎂用于低煙無鹵阻燃聚烯烴塑料。
其他無機(jī)粉體在改性塑料中的應(yīng)用
玻璃微珠有耐高溫、導(dǎo)熱系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，用于填充塑料不僅可增加材料的耐磨、抗壓、阻燃等性能，而且，它特殊的球形表面還可提高材料的加工流動(dòng)性，另外，它表面光澤度好，可增加制品的表面光澤，減少表面的污垢吸附。
13Å托貝莫來石是一種新型的多功能吸附催化材料，具有高度發(fā)育的孔隙結(jié)構(gòu)和極大比表面積，完全符合VOCs氣體吸附催化劑的要求，是一款既有強(qiáng)的吸附功能又具備催化性能的多功能無機(jī)材料。
在塑料改性領(lǐng)域，相比于目前常用的碳酸鈣、滑石粉等無機(jī)填料，13Å托貝莫來石具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）比表面積大，為125m2／g，孔容(孔體積)大，為0.43cm3／g，是一種具有較高吸附性能的材料，這是其他無機(jī)填料所不具備的特性；
（2）真密度僅為1.1～1.3g／cm3，遠(yuǎn)小于碳酸鈣等產(chǎn)品，有利于塑料制品的輕量化；
（3）磨耗值低，為2～6mg／2000次，對(duì)加工設(shè)備的損耗小；
（4）導(dǎo)熱系數(shù)低，強(qiáng)吸水吸油性，其吸油值達(dá)到了257g／100g。
黑滑石、黑方解石等黑色無機(jī)礦物近年來也得到企業(yè)的青睞，塑料、橡膠中添加黑色無機(jī)粉體后，可部分替代炭黑，礦產(chǎn)資源充分利用的同時(shí)，生產(chǎn)成本具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
小結(jié)
改性塑料的應(yīng)用覆蓋了家電、汽車、辦公設(shè)備、電子電氣等傳統(tǒng)行業(yè)和軌道交通、精密儀器、航空航天、新能源等高新技術(shù)領(lǐng)域。隨著全球汽車、家電、辦公設(shè)備、電動(dòng)工具等產(chǎn)業(yè)不斷向中國轉(zhuǎn)移，以及國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和“以塑代鋼”、“以塑代木”的不斷推進(jìn)，我國正在成為全球改性塑料最大的市場和主要需求增長引擎。對(duì)此加快無機(jī)粉體的研究，結(jié)合不同產(chǎn)品、不同工藝，有針對(duì)性地研究生產(chǎn)分門別類產(chǎn)品，以滿足不同領(lǐng)域的不同需求。
參考資料：
徐同考.無機(jī)粉體在塑料功能改性中的應(yīng)用與發(fā)展前景
朱建軍等.無機(jī)粉體在塑料中的應(yīng)用
徐同考.粉體材料在塑料中的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望
劉英俊.粉體材料在塑料中的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望
潘瓏等.新型托貝莫來石在塑料中的應(yīng)用
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）
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