作者：齐贵亮
出版社：机械工业出版社
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塑料改性实用技术试读：
前言
塑料改性是涉及面广、科技含量高、能创造巨大经济效益的一个塑料产业领域，改性塑料的应用范围非常广泛，从原料树脂的生产到多种规格及品种的改性塑料母料的生产，几乎所有塑料的性能都可以通过改性方法得到改善，如塑料的力学性能、化学性能、阻燃性能、电磁性能、防老化性能等。而塑料改性技术更是几乎深入到所有塑料制品的原材料与成型加工过程中，为了降低塑料制品的成本，改善性能，提高功能，都离不开塑料改性技术。因此，可以说塑料改性技术是塑料工业发展的必然途径，是新材料可持续发展的创新点和动力源。
为了推广并宣传近年来塑料改性技术方面的研究和应用成果，在广泛收集国内外资料的基础上，结合我们的研究经验与体会，组织编写了《塑料改性实用技术》一书。全书共分8章，系统地介绍了塑料材料的填充改性、增强改性、共混改性、阻燃改性、抗静电和导电改性、防老化改性及化学改性等内容。对每一种改性方法都从简易原理、原辅材料、配方设计、加工工艺、影响因素和应用技术等方面作了比较全面的阐述，着重于塑料改性理论与实践相结合的应用技术，并附有大量的应用配方实例，展示了近年来塑料改性行业的最新研究成果。全书内容翔实可靠，语言简练，通俗易懂，数据资料实用性强，很多内容都是塑料改性生产技术及科学管理知识的经验总结，可作为塑料改性研究、产品设计、制品加工、销售、管理和教学人员的参考用书，也是塑料改性成型加工技术工人和初学者良好的教材。
本书内容参阅了部分近年发表在国内外主要期刊的研究论文和技术资料，同时还参阅了本行业许多资深专家的专著，在此向文献的作者表示衷心感谢！
由于编者水平所限，书中不足之处在所难免，敬请读者批评指正。编者
第1章 概述
塑料改性是一门科学，从广义上来说，凡是能降低塑料制品原材料成本、提高某些方面的性能或赋予塑料材料新功能的方法、途径都应称之为塑料改性。在塑料加工工业刚刚起步的年代，塑料改性技术仅作为塑料制品及材料加工企业生产过程中的一部分，一个车间、甚至一个工段、工序。而随着整个塑料加工行业的成长，急需在大型石化企业和塑料制品及材料加工企业之间存在一个以生产过渡性专用颗粒料为主打产品的行业，将大型石化企业生产的通用合成树脂加工成不同类别、不同层次的塑料制品及材料，以满足加工企业对多规格品种、多种特点和性能的专用粒料的需要，这就是以塑料改性学术和技术为基础的、且已经达到产业化生产规模的改性塑料行业。
1.1 塑料改性的目的
塑料制品虽然具有密度小、耐腐蚀、绝缘性好等优点，但随着科学技术的发展，应用中对材料的性能提出了更高的要求，用已有的均一聚合物加工的塑料制品难以满足实际应用的需要。在实践中人们发现，通过化学或物理的改性技术，可由少量的几种树脂为起点获得多种性能优异的改性新品种。具体地讲，塑料改性的目的主要有以下几个方面。1.降低塑料制品的成本，增加企业经济效益
我国塑料材料或制品的总成本中，原材料的费用占总成本的70%以上，并且，由于塑料原材料（树脂）价格的持续高涨，竞争日趋激烈。塑料改性能够在保证使用性能要求的前提下降低塑料制品的成本。因此通过塑料改性技术，尽可能降低原材料费用，将会使总成本显著下降，从而给生产企业带来巨大经济效益。2.拓宽塑料的应用面，实现“以塑代钢、以塑代木”“以塑代钢”在很多行业都已显现出来，而现阶段要找出一种大规模替代钢材的材料几乎是不可能的。通过改性的塑料部件不仅能够达到一些钢材的强度性能，还具有质轻、色彩丰富、易成型等一系列优点。这也是近年来出现的最热门的一个措施、一门学问和一种手段。3.提高技术含量，增加塑料产品的附加值
例如刚性粒子增韧理论为同时实现材料的高韧性和高刚性开辟了成功的途径，将经过特殊表面处理的无机矿物颗粒填充到塑料中后，能够使填充材料获得与加入橡胶或热塑性弹性体相同水平的增韧效果，不仅材料的刚性与模量没有受到较大影响，而且远远高于橡胶或热塑性弹性体改性的材料，具有极为重要的应用价值。4.赋予塑料产品新功能，获得具有独特功能的新型高分子化合物
为了满足某种用途的要求，如耐老化、阻燃、抗静电等，开发一种全新结构的高分子化合物在某些情况下是不可能的，在某些情况下则可能耗资巨大，而采用塑料改性技术则可轻而易举地解决。5.为废弃塑料再生利用开辟出全新之路
废弃塑料的种类和数量急剧增加，从环境的角度已引起社会的广泛关注。废弃塑料是宝贵的资源，在其材料的性能远未达到生命终点的时候，合理地、多次反复地将其视为资源再生加工利用是必然的，但在再生加工时要注意，一是尽量保持塑料材料原有的性能，二是尽量避免对环境带来新的负面影响。在过去的十几年中，塑料改性技术的进步为这一目标提供了有力的支撑。例如相容剂的合成及在塑料合金中的应用、不同种类塑料复合材料的加工以及对不同老化程度塑料的鉴别与改性等，都取得与传统简单再生工艺完全不同的高值化和环保化再生利用效果。
1.2 塑料改性在塑料工业中的重要地位
塑料改性是涉及面广、科技含量高、能创造巨大经济效益的一个塑料产业领域。改性塑料的应用范围非常广泛，从原料树脂的生产到多种规格及品种的改性塑料母料的生产，几乎所有塑料的性能都可通过改性方法得到改善，如塑料的外观、透明性、密度、精度、加工性、力学性能、化学性能、电磁性能、耐腐蚀性能、耐老化性、耐磨性、硬度、热性能、阻燃性、阻隔性等方面。而塑料改性技术更是几乎深入到所有塑料制品的原材料与成型加工过程中，为了降低塑料制品的成本、改善性能、提高功能，都离不开塑料改性技术。因此，可以说塑料改性技术是塑料工业发展的必然途径，是新材料可持续发展的创新点和动力源。
自20世纪80年代以来，经过三十多年的发展，已初步形成以填充母料和各种功能母料、改性塑料专用料为主要产品的新兴行业，是高分子材料加工与应用领域学术上、技术上、产业上最为活跃、发展前景最为广阔的领域之一。2010年，我国对改性塑料的需求量超过500万t，预计在未来5～10年内，改性塑料市场需求将保持10%的年增长率，2015年改性塑料需求总量预计将达到1040万t，如图1-1所示。
塑料改性技术的出现和发展，以及改性塑料产品的问世和行业的壮大，都说明了其在塑料工业乃至整个国民经济发展中的重要性。图1-1 2010～2015年我国改性塑料市场需求
1.3 塑料改性方法
塑料的改性方法有多种，根据在改性过程中是否有化学反应可以划分为物理改性和化学改性两类。化学改性是指通过化学方法改变聚合物分子链上的原子或原子团的种类及组合方式的改性方法，即塑料通过嵌段共聚、接枝共聚、交联等反应，或者引入新的官能团而形成特定功能的高分子材料。化学改性可以使制品具有更好的性能或获得新的功能。物理改性则是在塑料加工过程中实施的改性，原则上不发生化学反应，主要是物理混合过程。常用的物理改性方法主要有填充改性、增强改性、共混改性等。由于物理改性方法简单、适用性强，在我国应用较多。1.填充改性“填充”即在塑料成型加工过程中加入无机填料或有机填料，在满足使用要求的前提下降低生产成本或者使材料的某些性能得到提高。塑料填充改性自20世纪80年代初投入市场以来，由于其价格低廉、产品性能优异，并能改善塑料制品的某些物理特性，可替代合成树脂，且生产工艺简单、投资较小，因此具有显著的经济效益和社会效益。
目前使用量最大的是CaCO和滑石粉。滑石粉常用于填充聚丙3烯。由于滑石粉具有薄片构型的片状结构特征，因此粒度较细的滑石粉可用作聚丙烯的补强填充剂。在聚丙烯的改性体系中，加入超细滑石粉母料不但能够显著地提高聚丙烯制品的刚性、表面硬度、耐热蠕变性、电绝缘性、尺寸稳定性，还可以提高聚丙烯的冲击强度。在聚丙烯中添加少量的滑石粉还能起到成核剂的作用，提高聚丙烯的结晶性，从而使聚丙烯各项力学性能得以提高。由于提高了聚丙烯的结晶性，细化了晶粒，因此也就提高了聚丙烯的透明性。填充20%和40%超细滑石粉的聚丙烯复合材料，不论是在室温和高温下，都能够显著提高聚丙烯的刚性和高温下的耐蠕变性能。对于聚乙烯吹塑薄膜来说，填充超细滑石粉母料比其他填料好，易成型、工艺性好。
新型高填充玻璃纤维改性塑料可以克服常规玻璃纤维增强热塑性塑料的缺陷。这种材料的基体是耐高温热塑性塑料，如液晶聚合物、聚醚砜、聚醚酰亚胺和聚苯硫醚。用这种材料生产的部件具有耐磨损和耐温变的良好特性。这种新材料还可以与塑料和金属粘合，适宜用表面模塑设备加工，潜在的应用包括汽车和燃料系统部件、轴承、电子零部件、抗刮伤外壳等。另外，高填充玻璃纤维改性塑料还具有阻燃性好、能回收利用、高度耐热和尺寸稳定等特点。2.增强改性“增强”是在塑料中添加云母片、玻璃纤维、碳纤维、金属纤维和硼纤维等增强剂，使塑料制品的力学性能得到明显的改善。纤维增强是塑料改性的重要方法之一，镁盐晶须和玻璃纤维均能有效地提高聚丙烯的综合性能。以玻璃纤维增强的聚丙烯因具有较低的密度、低廉的价格以及可以循环使用等优点，目前正逐步取代工程塑料与金属在汽车仪表板、汽车车身和底盘零件中的应用。与玻璃纤维增强相比，采用镁盐晶须增强的模塑制品具有更高的精度、尺寸稳定性和更低的表面粗糙度，适用于制备各种形状复杂的部件、轻质高强度阻燃部件和电子电器部件。作为一种改性剂，镁盐晶须能大幅度提高聚丙烯的强度、刚度、抗冲击和阻燃性能。因此，镁盐晶须和玻璃纤维在聚丙烯改性中的应用越来越受到重视。
用天然纤维如亚麻、剑麻增强塑料制造车身零件，在汽车行业已经得到认可。一方面是由于天然纤维是环保材料，另一方面植物纤维比玻璃纤维轻40%，减轻车重可降低油耗。用亚麻增强PP制作车身底板，材料的拉伸强度比钢要高，刚度不低于玻璃纤维增强塑料，制件更易于回收。
英国GKN技术公司用纤维增强塑料制造的传动轴，质量减轻50%～60%，抗扭性是钢的2倍，弯曲强度是钢的2.5倍。用碳纤维增强塑料（CFRP）制造的板簧为14kg，质量减轻76%。在美国、日本、欧洲，都已使用采用增强塑料制造的板簧、圆柱形螺旋弹簧，实现了纤维增强塑料化，除具有明显的防振和降噪效果外，还达到了轻量化的目的。3.增韧改性
高分子结构材料的刚度（包括强度）和韧性是相互制约的两项最重要的性能指标。因此，增强刚度的同时增强增韧的研究一直是高分子材料科学的难题。采用矿物质增强增韧是最为普遍的改性途径之一。向聚丙烯原料中添加的矿物质通常是碳酸钙、滑石粉、硅灰石、玻璃微珠、云母粉等。这些矿物质不仅可以在一定程度上改善聚丙烯材料的力学性能，降低聚丙烯材料的成型收缩率以加强其尺寸稳定性，而且由于矿物质与聚丙烯基体在成本上的巨大差别，还可以大幅度降低聚丙烯材料的成本。
矿物质增强增韧聚丙烯是所有改性聚丙烯材料在家用电器中应用最广泛的一种。目前，波轮洗衣机和滚筒洗衣机的内筒一般使用的都是矿物质增强增韧聚丙烯材料，以代替早期的不锈钢内筒。聚丙烯材料经矿物质增强增韧后，可克服其原有的强度不足、光泽度不好、收缩太大等问题。目前，这种改性聚丙烯除了用于制作洗衣机的内筒以外，还被用于制作波轮和取衣口等部件，仅海尔集团对其每年的用量就在1700t左右（每个洗衣机内筒约重2kg）。这种材料的矿物质添加量高达40%，其拉伸强度达33MPa，断裂伸长率可达90%以上，缺口2冲击强度约为10kJ/m。
微波炉的很多部件也采用矿物质增强增韧聚丙烯材料制造。由于矿物质的加入，可以在聚丙烯材料本身较高的耐热温度的基础上，使其耐热温度进一步得到提高，以适应微波炉对高温的要求。例如，微波炉门体的密封条、微波炉扬声器喇叭口、喇叭支架等都采用了这种改性的聚丙烯材料。冰箱上的搁物架现在也基本采用了矿物质增强增韧聚丙烯材料，由于与玻璃面板可进行整体注射，从而很好地解决了原来ABS材料的面板沁水问题。
教育部超重力工程技术研究中心研制成功国家“863”计划项目——纳米CaCO塑料增韧母料及其制备技术。这种母料可使PVC增3韧改性，主要应用于PVC门窗异型材生产，也可应用于PVC管材、板材等其他硬制品的生产。
采用纳米CaCO对PVC进行增韧改性是近年发展起来的非弹性体3增韧塑料技术（无机刚性粒子增韧塑料技术），国内尚处于研究阶段。直接添加纳米CaCO会出现两大问题：一是纳米粒子会在塑料基体3中聚结，以至于分散不均匀，影响增韧效果；二是由于纳米CaCO3颗粒微小，极易产生粉尘，影响环境。而纳米CaCO塑料增韧母料3及其制备技术的成功研制，有效地解决了国内外同一研究领域中所面临的这两大难题。4.共混改性
塑料共混改性是指在一种树脂中掺入一种或多种其他树脂（包括塑料和橡胶），从而达到改变原有树脂性能的一种改性方法。这种共混物人们常称之为塑料合金。塑料共混改性是一种与填充改性并驾齐驱的常用塑料改性方法。它与塑料填充改性的区别在于，填充改性是在树脂中混入小分子物质，而塑料共混改性是在树脂中混入高分子物质。由于共混改性的复合体系中都为高分子物质，因而其相容性好于填充体系，且改性的同时，对原有树脂的其他性能影响比较小。
共混改性是开发新型高分子材料最有效的方法，也是对现有塑料品种实现高性能化、精细化的主要途径。几乎所有塑料需要的性能都可通过共混改性而取得，例如，PP具有密度小、透明性好、拉伸强度高、硬度高、耐热性好等优点，但其冲击性能差、耐应力开裂性不好，如与HDPE共混，即可保持PP原有的优点，又可使共混物具有耐冲击、耐应力开裂及耐低温等优点。氟塑料合金是采用国内现有的超高相对分子质量聚全氟乙丙烯（FER）为主要原料，与四氟乙烯加填料直接共混，用物理方法制造的，此材料性能超过了世界公认的“塑料王”聚四氟乙烯。5.阻燃改性
高聚物的阻燃技术主要分为添加型与反应型两种方式，当前主要是以添加型为主。即在普通粒料中添加与之匹配的阻燃剂，在搅拌机内充分混合，然后进入以双螺杆挤出机为主的混炼装置重新造粒，制备出阻燃改性的阻燃塑料。常用的添加型阻燃剂有十溴二苯醚、八溴醚、四溴双酚A、六溴环十二烷等，其中尤以十溴二苯醚使用量为最大。
溴系阻燃剂的分解温度大多在200～300℃左右，与各种高聚物的分解温度相匹配，因此能在最佳时刻与气相及凝聚相同时起到阻燃作用，且添加量小、阻燃效果好，因而被广泛地应用于PBT、PET、ABS、尼龙66等工程塑料、PC/ABS塑料合金等的阻燃改性中。
阻燃剂家族中的其他品种有磷系、三嗪系、硅系、膨胀型、无机型等，这些阻燃剂在各种不同使用领域发挥着各自独特的阻燃效果。在磷系阻燃剂中，有机磷系的品种大都是油液状，在高聚物加工过程中不易添加，一般在聚氨酯泡沫、变压器油、纤维素树脂、天然和合成橡胶中使用。而无机磷系中的红磷，是纯阻燃元素，阻燃效果好，但它色泽鲜艳，因而应用受到部分限制。红磷的应用要注意微粒化和表面包覆，这样可使它在高聚物中有较好的分散性，与高聚物的相容性好，不易迁移，能长久保持高聚物的难燃性能。
近十年来在PP阻燃技术上，意大利都灵大学教授Camino首创的膨胀型阻燃剂发挥了巨大的作用，这类PN系阻燃剂具有高效、热和光稳定性高、低毒、低烟、低腐蚀，对加工和力学性能影响小，不会引起环境污染等特点。6.纳米复合改性
科研人员发现，当微粒达到纳米量级时会出现一种新奇现象，即它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、磁、热力学等性能呈现出与传统材料的极大差异。因此根据纳米材料的结构特点，把不同材料在纳米尺度下进行合成与组合，可以形成各种各样的纳米复合材料。例如为满足一些行业的特殊需求，用纳米技术改变传统塑料的特性，可呈现出优异的物理性能，以及强度高、耐热性好、质量更轻等特点。常用于纳米复合改性的塑料品种有PP（聚丙烯）、PE（聚乙烯）、PVC（聚氯乙烯）、ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）、PA（聚酰胺）、PC（聚碳酸酯）、PS（聚苯乙烯）等几十种。
随着汽车中应用塑料的数量越来越多，纳米塑料很可能会普遍应用在汽车上，其中最引起汽车业内人士注意的有阻燃塑料、增强塑料、抗紫外线老化塑料、抗菌塑料等。
增强塑料是在塑料中填充经表面处理的纳米级无机材料蒙脱土、CaCO、SiO等，这些材料对聚丙烯的分子结晶有明显的聚敛作32用，可以使聚丙烯等塑料的拉伸强度、抗冲击强度和弹性模量上升，使塑料的物理性能得到明显改善。增强增韧塑料可以代替金属材料，由于它们密度小、质量轻，因此用于汽车上可以大幅度减轻汽车质量，达到节省燃料的目的。这些用纳米技术改性的增强增韧塑料，可以用于汽车上的保险杠、座椅、翼子板、顶蓬盖、车门、发动机盖、行李舱盖等，甚至还可用于变速器箱体、齿轮传动装置等一些重要部件。7.反应接枝改性
在由一种或几种单体组成的聚合物的主链上，通过一定的途径接上由另一种单体或几种单体组成的支链的共聚反应，是高聚物改性技术中最易实现的一种化学方法。目前最常见的接枝单体是马来酸酐、GMA和丙烯酸、GMA和丙烯酸等。接枝的方法有：①溶液法，在溶剂中加入过氧化物引发剂进行共聚；②辐射法，在高能射线下接枝；③熔融混炼法，在过氧化物存在下，于熔融状态下混炼，进行接枝，常常在双螺杆挤出机中进行。
马来酸酐接枝改性聚合物一般采用双螺杆挤出机熔融混炼法制备，其系列品种包括聚乙烯（PE-g-MAH）、聚丙烯（PP-g-MAH）、ABS（ABS-g-MAH）、POE（POE-g-MAH）、EPDM（EPDM-g-MAH）等，其操作工艺简单、生产成本低、产品质量稳定。其中产品MAH接枝率在0.5%～2.5%范围内可调，其他力学性能指标优良。可广泛用作各类非极性聚合物（如PE、PP等）与极性聚合物（如PC、PET、PA等）共混改性时的相容剂等。
纳米碳酸钙是一种十分重要的无机增韧增强功能性填料，被广泛地应用在塑料、橡胶、涂料和造纸等工业领域。为降低纳米碳酸钙表面高势能、调节疏水性、提高与基料之间的润湿性和结合力、改善材料性能，须对纳米碳酸钙进行表面改性。常用的改性方法主要以脂肪酸（盐）、钛酸酯、铝酸酯等偶联剂在碳酸钙表面进行化学改性，从而使改性碳酸钙填充的聚合物冲击强度得到较大的提高。为了提高无机填料与有机基体之间的相容性，用高分子有机物对无机填料进行表面接枝改性是一种常用方法。如以磷酸盐改性超细CaC0表面，然后3与聚异丁烯酸接枝，或采用羧酸吸附和聚丁基丙烯酸接枝对CaC0表3面改性，与丙烯单体混合后通过聚合制备性能较好的PP/CaC0复合3材料。8.功能化改性
功能化改性包括导电、抗静电、导热和发光等。多年以来，有关复合型导电高分子材料的研究不胜枚举，但仍有许多问题没有得到很好的解决。如在添加导电介质提高导电性的同时，力学性能会有所下降，因此复合型导电高分子材料的发展主要集中在降低电阻率与提高材料的综合性能两个方面。对于改进抗静电性而言，在抗静电性要求不高的场合，如静电消除，一般添加抗静电剂即可达到要求；而在一些抗静电要求较高的场合，如电磁屏蔽，则需要加入碳类材料或金属类材料。9.热塑性弹性体技术
热塑性弹性体（TPE或TPR）由于兼具热塑性塑料的重复加工性和橡胶的高弹性等物理力学性能，同时又具有优异的回收再生性，因此作为一种全新的高分子合金材料具有非常广泛的产品适应性。另外由于热塑性弹性体特殊的分子结构的可调整性和可控制性，还使其表现出多种优异性能。相信随着新型改性技术的不断出现与材料性能的不断提高，热塑性弹性体必将拥有更加广阔的市场空间。
目前热塑性弹性体已发展到十几个品种，有4个基本的类型，即苯乙烯嵌段共聚物（SBC）、热塑性硫化胶（TPV）、热塑性聚氨酯（TPU）和共聚多酯（COPE）。
热塑性聚氨酯弹性体是第一个运用热塑性工艺加工的弹性体，有聚酯和聚醚两种类型。聚酯型具有较高的力学性能，聚醚型具有较好的水解稳定性和低温韧性。聚氨酯弹性体具有良好的耐磨性，通过填充添加剂还可以提高耐候性、尺寸稳定性、耐热性、减少摩擦或增加阻燃性，它们在各硬度等级的产品中都有很广泛的应用，涉及的产品包括汽车密封件和垫圈、稳定杆套、医用导管、起搏器和人造心脏装置、手机天线齿轮、滑轮、链轮、滑槽衬里、纺织机械部件、脚轮、垫圈、隔膜、联轴器和减振部件等。
共聚多酯弹性体具有良好的动态性能、高模量、高伸长和撕裂强度，在高温和低温条件下具有良好的抗挠屈疲劳性。通过填充紫外线稳定剂或炭黑可以提高耐候性，耐无氧化酸、脂族烃、芳烃燃料、碱性溶液的性能良好；然而，无极性材料，如强无机酸和碱、氯化溶剂、苯酚类和甲酚会使聚酯降解。共聚多酯一般应用于弹性联轴器、隔膜、齿轮、波纹管垫环、保护套、密封件、运动鞋鞋底、电器接头、扣件、旋钮和衬套中。
1.4 塑料改性技术的应用
塑料改性技术的应用范围很广，为了降低塑料制品的成本、改善性能、提高功能，都离不开塑料改性技术。几乎所有塑料的性能都可以通过改性方法得到改善，如塑料的外观、透明性、密度、精度、加工性、力学性能、化学性能、电磁性能、耐腐蚀性能、耐老化性、耐磨性、硬度、热性能、阻燃性、阻隔性等方面。化学改性最成功的产品是人们熟知的ABS，即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。物理改性方法中，运用增强改性技术所获得的产品已形成一个新的材料范畴，即增强复合材料。由于填充、共混等物理改性方法简单、适用性强，因此这种改性方法在我国应用较多。1.农用塑料薄膜
人们从农业生产中认识到，采用塑料制品进行农作物的覆盖栽培和农田灌溉是提高农作物产量的有效途径之一。我国的农用塑料是从作物的农地膜覆盖栽培发展起来的。目前，我国的农地膜不仅在产量和覆盖面积上居世界第一，而且在质量上也有较大提高，所用薄膜已从普通透明膜发展为多品种、多功能膜，如运用填充改性生产保温功能膜的保温作用十分显著。正如人们所知，农用塑料薄膜的作用就是为作物提供良好的保温环境，而夜间由于室外温度较低对农作物的生长特别不利，为了提高夜间膜内温度，就要防止白天吸收的热量在夜间自土壤以远红外线（11～13μm）的方式透过薄膜散发出去。由红外光谱图分析可知，SiO等无机物对此波段的远红外线具有很好的吸2收性。因此，人们常常选用价格便宜、易加工的高岭土、云母等填料加入膜中，生产出保温农膜，从而在夜间可使塑料大棚内温度提高1～2℃。而可降解地膜的开发是填充改性技术应用的又一实例。地膜的推广应用，在为农业生产带来极大效益的同时，却因塑料薄膜长期残存于土壤中而可能产生的白色污染引起了人们极大的担心。为此，现已开发出以PE为基础树脂，添加量高达30%～50%的改性淀粉及其他添加剂的可降解地膜。其降解诱导期可控制在45～60d，既满足了地膜覆盖要求，又有助于解决白色污染。2.包装用塑料制品
20世纪70年代出现的线性低密度聚乙烯（LLDPE），由于其分子结构的特点而具有优良的拉伸、抗撕裂等力学性能，然而其熔体黏度相当高，给加工带来了较大的困难。在不改变设备的条件下，运用共混改性技术将质量分数为10%～50%的LLDPE与LDPE掺混，在不增大设备转矩的情况下，可生产出比LDPE力学性能高的包装薄膜。又如，为制造垃圾袋，含CaCO高达30%的HDPE薄膜已成功使用。33.日用塑料制品
日用塑料制品中被大量应用的是鞋、箱包、家具等。值得一提的是运用高科技生产出的形形色色的人造革，具有优异的柔软性和透气性，其性能、花色可与真皮媲美，不但满足了鞋、箱包制品的要求，并反过来促进了上述市场的发展。在PVC人造革生产中，常以CaCO3作为填充剂，加入量可高达50%。除CaCO外，还可用高岭土、粉煤3灰、玻璃微珠等作填料。填料的加入，不仅可降低成本，还可提高PVC人造革的硬度，调节表面光泽。4.建筑塑料制品
建筑用塑料上下水管、煤气管和塑料门窗及各种建筑塑料装饰材料如今已为人们普遍接受，其潜在市场十分巨大。建筑塑料制品多为PVC，为提高塑料门窗制品的耐冲击性及耐老化性，通常在配方中加入6%的改性剂（甲基丙烯酸醋-丁二烯-苯乙烯）共聚物（MBS）、氯化聚乙烯（CPE）等以及4%的TiO。使用TiO一方面作为颜料，另22一方面可增强其耐紫外线的性能，延长使用寿命。在PVC管材生产中加入5%左右的CaCO，可获得较好的力学性能。35.工业配套用塑料制品
在家用电器、电子产品、汽车、邮电通信、机械、交通等工业配套产品中，由于塑料在这些领域中最能体现密度小、耐摩擦、耐腐蚀、绝缘、绝热等优异性能，因而被广泛采用。改性技术不仅将通用塑料性能提高到工业用塑料的要求，而且还可克服工程塑料的某些弱点，满足苛刻的使用要求。事实上，工业用塑料制品是塑料改性的最大领域之一。
PE及PP改性塑料广泛用于工业配套制品。改性PE用于通信电缆和光缆材料是近年来很有成效的实例。我们知道通信电缆和光缆材料无论对材料性能本身还是对加工性能都有很高的要求，因此国外这类材料都以专用料的形式出售，而我国尚无专用料，都是以共混改性技术生产通信电缆绝缘料、护套料和光缆护套料等。它们是在选定基础树脂和改性树脂后选择必要的添加剂和加工助剂经共混熔融挤出制得的。所得HDPE通信电缆绝缘料、LLDPE通信电缆护套料、MDPE通信电缆绝缘料、LDPE通信电缆绝缘料、LDPE通信电缆护套料完全可满足电缆材料所需介电性、耐低温、抗氧化、耐热性等性能要求，HDPE光缆护套料可满足光缆材料所要求的耐磨性和耐环境应力开裂性。在电缆挤出生产中既可适应1200m/min的中低速挤出，又可适应2400m/min的高速挤出。
PP是重要的通用塑料之一，具有密度小、无毒、耐腐蚀等优点，用量仅次于PVC、PE。但其低温脆性和收缩率大等缺点限制了其作为工业配套制品的使用，故常采用改性技术提高其各种性能，特别是提高它的韧性。PP的改性主要有共聚改性及共混改性，改性后的PP可用作轻型车及小轿车的保险杠、家用电器外壳、汽车风扇等。对保险杠的要求主要是具有良好的韧性及耐低温性，可用三元乙丙橡胶（EPDM）、聚烯烃弹性体（POE）对PP增韧改性。在PP-POE-滑石粉增韧体系中，POE含量为10%时冲击强度可达300J/m；POE含量为15%～25%时冲击强度达550J/m，满足了作为保险杠的要求。滑石粉的加入会降低体系的冲击性能，但其拉伸强度、拉伸弹性模量及热变形温度得到较大提高。
改性技术不仅适用于通用塑料，也适用于那些具有特殊性能的工程塑料，而且对不断完善材料的性能也不失为一个好方法。我们知道，聚四氟乙烯（PTFE）具有耐强酸碱腐蚀、耐摩擦及耐环境应力开裂等优异性能，但是其蠕变大，尺寸不稳定，磨耗大，加之熔体黏度大，故无法用常规的挤出、注射法加工。通过加入液晶高分子（LCP）、石墨进行改性，如加入10%（质量分数）LCP的PTFE-LCP合金，与纯PTFE相比，其耐磨性提高近100倍，该材料可用作耐磨零部件。此外，将LCP加入超高相对分子质量聚乙烯（UHMMPE）、HDPE中可大大降低熔体黏度，因而可用挤出工艺生产UHMMPE管材。
1.5 塑料改性技术急需突破的几个问题
塑料改性技术在学术、技术和产业化上都取得了一定的成就，但仍然存在着一些大家公认的难题，制约着塑料改性技术的普及，并难以取得更大的社会和经济效益。1.“增重”问题
非金属矿物的密度比合成树脂大很多，通常都要大二、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。有的矿物填料表面看起来密度并不太大，但只能说堆积密度不算大，真正分散到塑料基体中以单一颗粒存在时，其真实密度就显现出来。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；也直接影响到注射成型制品的数量。因为注射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，所能成型的注射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，出现了长度、面积、制品个数减少的负面效应。塑料加工企业会衡量正负两种因素的影响来决定是否有必要使用填料。需要指出的是有的塑料制品对填料带来的增重负面影响不敏感，甚至需要提高塑料材料的密度，如海水养殖用的塑料网坠、音箱的壳体（质量大音响效果好）以及一些家电的底座等。也有一些情况显现出制品的长度或面积对填料密度不敏感，即在最终的塑料材料及制品中，同样质量的物料得到的长度、面积变化不大，如单向拉伸的聚丙烯扁丝、打包带、撕裂膜以及聚乙烯吹塑薄膜、中空容器等。这主要是因为这些塑料制品在加工过程中，基体塑料被拉伸或吹胀，分子之间出现空隙，大分子与填料粒子之间也出现空隙，使填充材料的密度上升不多，更重要的是这种填充体系的性能仍能满足使用要求，从而凸现出使用填料降低成本的优势。2.填料表面处理问题
无机粉体材料作为塑料的填料，在多数情况下应当首先使其颗粒表面有机化，即从亲水性转为亲油性，通常称之为“活化”。自20世纪80年代开始，硬脂酸、钛酸酯、铝酸酯、磷酸酯等偶联剂以及硅烷偶联剂都已被广泛地用作无机粉体材料的表面处理剂，取得了明显的效果。但是随着一些专家学者研究工作的深入，提出新的学说或途径，人们才意识到填料颗粒表面处理技术及处理的效果还远远没有研究清楚。
清华大学于建教授提出利用材料体系中组成物质之间的作用关系，对高分子/无机粉体复合体系中各种微观相界面进行划分的基本方法和原则，找到了对不同层次的微观相界面进行设计和调控的有效方法，从而实现了CaCO/HDPE或CaCO/PP体系的抗冲击性能质的33飞跃。
福建师范大学章文贡教授在多年探索和总结国内外无机粉体改性理论与实践的基础上提出无机粉体表面原位组合化学改性（简称为CCM/NPS-IS）的原理、实施步骤、研究对象和主要内容等，认为这是继偶联剂改性之后的第三代无机粉体表面改性新技术。
上海哲华化工材料有限公司、上海高兴新材料有限公司和宝鸡云鹏塑料科技有限公司的科技人员也对无机粉体表面处理的原理和技术发起冲击，并取得令人鼓舞的成就。这些新的思路和方法正向传统的以偶联剂为核心的表面处理技术发起挑战，粉体表面处理的学术和技术正面临着重大突破。3.改性塑料的成型加工尺寸收缩率问题
ABS注射制品的成型收缩率仅为0.5%，而普通聚丙烯注射成型制品的成型收缩率达1.5%～2.0%。加入橡胶弹性体和无机矿物粉体材料（如滑石粉、碳酸钙等）都会使填充聚丙烯材料的成型收缩率有所下降。不同改性材料对聚丙烯塑料成型收缩率的影响见表1-1。表1-1 不同改性材料对聚丙烯塑料成型收缩率的影响
从表1-1可以看出，无论是共混其他高分子材料，还是填充无机矿物，都可以达到使聚丙烯成型收缩率减小的目的，但只有玻璃纤维在填充30%时可使改性聚丙烯材料的成型收缩率减至0.54%，接近ABS的成型收缩率。在使用改性聚丙烯代替ABS时，最大的优点在于能降低注射制品的原材料成本，但如果因为二者成型收缩率相差较大，影响注射加工本身，如脱模困难或影响到制品外观，就必须修改模具或重新设计制造模具，这就对改性聚丙烯塑料代替ABS的推广起到了限制的副作用。4.废旧塑料再生利用中的相容剂问题
随着塑料材料的应用越来越广泛和多样化，很多情况下使用的是共混合金化的材料，或者是层层复合的材料。特别是后者，层与层之间往往使用粘合剂，而各层材料之间的差异相当大，如极性和非极性材料，结晶和非结晶材料，熔体流动速率大的和小的材料，高分子和金属（主要是铝）材料，发泡和不发泡材料，等等。这些层与层复合材料的边角料或是使用后回收的材料，要想将它们层与层分开，分别再生利用，不仅费时费力，而且也不可能分离干净，会给后续加工带来重重困难，甚至根本无法使用。例如由PP无纺布和LLDPE薄膜复合而成的材料用于卫生巾和尿不湿，裁切下来的边角料占30%以上，是非常好的可以用做原料的边角废料，但它们无法彻底分离。能否重新再生利用的关键是能否找到一种用途，同时需要PP和LLDPE两种树脂，使该种边角料不需要分离就可以直接使用。还有一些层/层复合的材料，如PP/PET、PET/PA、PE/Al箔、PU泡沫/PE等，如果能找到一种用途，同时能发挥两种材料的优势，而又能解决材料性能和加工两方面的问题，那么对废弃塑料的合理使用将能大大前进一步。在这方面相容剂的设计和制造尤为重要。5.塑料产业的发展和环境保护的问题
塑料制品使用后被丢弃在市井街头、江河湖海，造成了视觉污染和环境污染，不仅引起社会各方面的广泛关注，还关系着行业的发展、人民的生活与健康和生态环境的优劣等诸多问题。从建设资源节约型和环境友好型社会、实施循环经济的科学发展观出发，对废旧塑料的处理坚持以回收再利用为主，以填埋或焚烧等办法为辅的方针，是当前最符合时代要求的、促进塑料工业与环境保护协调发展的最佳途径。
无论是回收再生利用，还是填埋焚烧都需要有相应的塑料改性技术与之匹配。针对那些一次性使用后不便回收利用的塑料袋、餐盒等，在最初制造时加入无机矿物粉体材料，使之具有可环境消纳性，是近年来最具实际效果和发展前景的主张和办法。现在的问题是如何让政府和社会承认，如何让使用者接受，同时如何让生产企业赢利，也就是在“可环境消纳”的效果上和对其评价的方法及指标方面需要进一步作深入地探讨。
总之，塑料改性技术的出现具有很重要的现实意义，取得了一定的社会效益和经济效益；但是，现在还有许多技术难题制约着塑料改性行业的发展。如果把这些瓶颈问题解决了，那么势必会为塑料改性行业的发展，乃至整个塑料工业持续、快速、健康的发展做出重大贡献。
1.6 我国改性塑料行业的发展趋势
1.改性塑料具有很大的发展潜力我国经济科技创新能力的不断提升、制度与管理方面的创新、国有企业股份制的改造、民营经济的崛起、新的资本运行和资源配置的调整等，都将为改性塑料行业的腾飞提供难得的发展机遇和政策与制度的保障。
随着国内支柱产业、战略性新兴产业及高技术产业发展，对改性塑料的需求也在不断增加。例如，为了应对能源问题的挑战，需要开发能源装备用结构材料和能源存储及转换材料，如用于风力发动机风叶的增强改性塑料；为了改善环境，实现人和自然和谐发展对环境友好材料和环境治理材料不断提出新要求，如完全生物降解塑料；另外，航空航天、高速铁路、西气东输等重大工程和高性能武器装备都对改性塑料提出了更高、更苛刻的要求。
同时，内需对改性塑料经济增长的作用也在加大。随着人们消费结构的变化，大量的电子信息产品进入家庭，为我国改性塑料行业发展新增了市场空间。社会主义新农村建设、城市化的发展等因素支撑了我国改性塑料行业未来的持续增长。2.机遇挑战并存，大力推进自主创新和产业升级
改性塑料应用领域涉及各行各业，需求量在不断地增长，新成果、新技术、新工艺（包括节能技术）极大地推动了改性塑料行业技术进步与发展。然而，改性塑料行业正面临国内市场国际化，发达国家的大公司纷纷进入我国争夺国内市场，国内企业间的竞争也日益激烈。同时，改性塑料行业的政策、环境、投入、成本、技术进步、质量标准等多种因素制约着整体发展速度。有利于低碳经济发展的绿色环保技术与产品将受到政策鼓励并成为市场的主导，原始创新、自主品牌、高附加值改性塑料将成为今后该领域发展的总体趋势。3.改性塑料主要发展方向
在改性设备、改性技术不断发展成熟的今天，我国改性塑料工业体系逐步完善。但是面对上述各种挑战，在解决核心矛盾的同时，我国改性塑料产业的发展将呈以下六大显著特点。（1）通用塑料工程化 尽管工程塑料新品种不断增加，并由于生产装置的扩大，成本不断降低；但是，在改性设备、改性技术不断发展成熟的今天，产量大、成本低的通用塑料通过填充、增强和发泡等改性手段提高了力学性能和耐热性，使PP、PE、PS和PVC等通用塑料不断具有工程化特点，并已经抢占了部分传统工程塑料的应用市场，如汽车零配件、电子电器零件和办公自动化产品等市场，达到了降低成本的效果。（2）工程塑料高性能化、多功能化、复合化 主要通过通用工程塑料“合金化”方法，将工程塑料与一种或多种塑料通过共混、接枝、嵌段等形式组合在一起，使各组分的性能相互取长补短，构成一种兼具多种优良性能的塑料材料，从而达到高性能化的目的。自第一个高分子合金PC/ABS成功投产后，陆续推出了PA66/改性聚烯烃弹性体合金、POM/PU弹性体合金、PC/PBT/PU弹性体合金、PPO/PS合金等。随着国内汽车、电气、电子、通信和机械工业的蓬勃发展，改性工程塑料的需求将大幅上升，各种高强度耐热型工程塑料将得到广泛应用。（3）特种工程塑料低成本化、产业化 在150℃以上条件下能长期使用的塑料称为特种工程塑料，如聚苯硫醚（PPS）、聚酰亚胺（PIM）、聚醚醚酮（PEEK）、聚砜（PSF）和液晶聚合物（LCP）等高性能工程塑料。由于这些塑料具有电性能好、耐高温和尺寸稳定等特性，有的还具有很好的阻燃性、耐放射性、耐化学性和优异的力学性能，因此在电子电器、汽车、航空、仪表、石油化工以及火箭、宇航等尖端技术领域具有越来越重要的应用，其市场价格一般为普通工程塑料的几倍。在对特种工程塑料改性后，既可保持其原有的高性能，又可降低价格，广泛运用于民用产品。（4）纳米复合技术在改性行业的运用 聚合物纳米复合材料的制造与应用是未来的一个重要课题。现在，纳米技术的发展日新月异，纳米高分子材料作为其中的重要分支，研发呈现出新的趋势。纳米技术的潜在利益驱使着许多国家的科学家们不断地探索和研究，竞争十分激烈。对于纳米高分子材料来说，由于纳米粉末的粒子小、表面积大、易于团聚，因此，在制备纳米粉末改性的聚合物复合材料时，用通常的共混方法难以得到纳米结构的复合材料。为了增加纳米添加物与聚合物的界面结合力，提高纳米微粒的均匀分散能力，需要对纳米粉末进行表面改性。主要是降低粒子的表面能态、消除粒子的表面电荷、提高纳米粒子与有机相的亲和力、减弱纳米粒子的表面极性等。（5）对改性塑料的环保要求越加严格 随着全球环保意识的日益加强，消费者对塑料制品的阻燃要求越来越高，无卤、低烟、低毒的环保型阻燃剂已越来越广泛地被要求使用。目前国内塑料改性阻燃剂近80%为含卤阻燃剂。含卤阻燃剂主要成分为多溴联苯醚和多溴联苯类，我国供出口电子、电气类产品中70%～80%都用此类阻燃剂。溴、锑阻燃体系在热裂解及燃烧时会生成大量的烟尘及腐蚀性气体。近年来欧洲一些国家认为溴系阻燃剂燃烧时会产生有毒致癌物质。2003年2月，欧盟出台了ROHS和WEEE两个环保禁令，除限制卤素化合物外，还对银、镉、汞、六价铬等重金属实行限量管制。（6）开发高性能树脂和新型高效助剂成为改性塑料的重要发展方向 国外企业以生产具有专门用途的特定牌号树脂为主，而我国则以通用树脂为基础树脂，通过改性使其具有与用途相适应的特性从而得到专用树脂。随着社会工业对改性塑料的要求越来越高，开发了一批如碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、硼纤维、芳纶纤维、高密度聚乙烯纤维等高性能增强材料；同时，新型的高性能专用树脂基体也应运而生，如一般环氧树脂逐步被韧性更好、耐温更高的增韧环氧树脂、双马树脂和聚酰亚胺树脂等取代。
开发新型高效助剂也是改性塑料的重要发展方向。改性塑料涉及的助剂除了塑料加工常用的助剂如热稳定剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、成核剂、抗静电剂、分散剂和阻燃剂等外，增韧剂、阻燃增效剂、合金相容剂（界面相容剂）等对改性塑料也非常关键。近年来，尽管改性塑料所用助剂有着长足的进步与发展，出现了多种新型助剂，但由于价格过高，且离实际需要还有一定距离，从而影响了其推广使用。今后改性塑料所用助剂的发展方向，除开发新品种外，更重要的是降低成本。另外也应向多功能方向发展，既具有偶联作用还应具有分散性、光泽性、润滑性等功能。
第2章 塑料填充改性技术
塑料的填充改性是在聚合物基体中添加与基体在组成和结构上不同的固体添加物，这样的添加物称为填充剂，也称为填料。塑料填充改性的目的，有的是为了降低成本；有的是为了获得优异性能，从而扩大塑料的应用范围，提高塑料的加工性能和利用率；还有一些填料可以赋予塑料某些新的功能，如阻燃性、抑烟性、抗静电性、导热性、不透明性、着色性等。
当前各国都在致力于通用塑料的高性能化。由于填料一般具有价廉、易处理的特点，人们正进一步通过粒度控制、表面控制与形状控制等来实现其高性能化。由于对天然矿石的微粉碎及分级技术的提高，可对微米以下的微粒子进行调控，使微粒子的比表面积显著增大，从而使界面相互作用增强。
2.1 常用填料的种类
填料种类繁多，根据来源通常分为矿物性填料、植物性填料和工业填料，其中工业填料又可分为合成型和废渣型；根据外观形状可分为粉状、粒状、片状、纤维状及中空微珠填料；根据其化学结构可分为无机填料和有机填料；根据填料在高聚物中的主要功能可分为增量性填料、增强性填料、导电性填料、着色性填料、阻燃性填料、耐热性填料、润滑性填料、磁性填料、隔声性填料及减振性填料等。2.1.1 无机填料
1.无机矿物类填料（1）碳酸钙（CaCO） 碳酸钙是目前最常用的粉状无机填料，3其价格低廉，来源丰富，无毒无味，白度可达到96%，可自由着色，且化学稳定性好，易干燥，故在许多塑料中得到广泛应用。从填料角度碳酸钙可分为三类：重质碳酸钙、轻质碳酸钙和活性碳酸钙。
1）重质碳酸钙，简称重钙，由石灰石等经机械粉碎、筛选、分级、表面处理而制得。按其粉碎方法又分为干式重质碳酸钙（商品名双飞粉）和湿式重质碳酸钙。因为是机械粉碎，故形状无规则，粒子大小也不相同，平均粒径为1～10μm，其中3μm以下的占50%，密度32.7～2.9g/cm，几乎不溶于水。近年来，由于粉碎（如气流粉碎）和分级技术的进步，可以制得更微细的产品，甚至制得0.1μm超细重质碳酸钙。重质碳酸钙常用于PVC中，其作用是降低成本，改善尺寸稳定性，与黏土并用能改善弹性和热变形。
2）轻质碳酸钙，简称轻钙，是用化学方法生产的碳酸钙，又称沉降碳酸钙。其粒子形状多为纺锤形、针形或柱形，粒径为1～10μm，3其中3μm以下的占80%，密度2.65g/cm。轻质碳酸钙常用于聚烯烃中，其作用与重质碳酸钙相同，增强效果好，耐酸性更好。
3）活性碳酸钙，又称胶质碳酸钙、改性碳酸钙，日本将其称为白艳华，是采用表面处理剂（硬脂酸，质量分数约3%）对轻质碳酸钙或重质碳酸钙粉体表面进行改性活化处理而成的。外观为白色、细3腻、软质的粉末，密度为1.99～2.01g/cm。活性碳酸钙填充的塑料制品，具有一定的强度和光滑的表面，且润滑性良好，容易加工。
碳酸钙按粒度分级规定为：粒径1～5μm时，为微粒碳酸钙；粒径0.1～1μm时，为微细碳酸钙；粒径0.02～0.1μm时，为超细碳酸钙；粒径小于0.02μm时，为超微细碳酸钙。目前生产超细级碳酸钙多采用连续喷雾碳化和喷雾干燥工艺（即双喷工艺），这样可使碳酸钙表观团粒微细化，且粒子表面活化均匀。当粒径为0.005～0.02μm时，其补强作用与白炭黑相当。（2）滑石粉（3MgO·4SiO·HO） 主要成分为水合硅酸镁，由天22然滑石粉碎精选而得，是典型的鳞片状填料，化学性质不活泼，有滑3腻感，密度2.7～2.8g/cm。滑石粉是一种用量仅次于CaCO的填3料，作为塑料填料，可提高制品的硬度、阻燃性、耐酸碱性、电绝缘性、尺寸稳定性、耐蠕变性，并具有润滑性，可减少对机械及模具的磨损；但用量过多，会影响产品的焊接性。由于滑石粉是片状填料，所以填充塑料时制品的刚性大，各向异性小，可用于加工大型和平面制品。滑石粉主要用于PP的结晶成核剂，使PP的球晶微细化，提高结晶度，并能增加刚性，也可用于PVC、PE、PA及PC等树脂中，添加量一般为10%～40%。其成型工艺条件及设备与碳酸钙填充塑料相似，都可通过挤出、压制、注射、压延等方法制造各种类型的塑料制品。滑石粉无毒，可用于与食品接触的制品。（3）硅灰石（CaSiO） 硅灰石是仅次于CaCO和滑石粉的第三33大填料。天然硅灰石具有β型硅酸钙化学结构，是针状、棒状及粒状混合体，其中以针状为主。硅灰石外观为白色晶体，不带结晶水，吸湿性小，无毒，热胀系数小，热稳定性高，耐化学腐蚀，耐气候老化，力学性能及电性能优良。硅灰石的折光指数为1.62，与PVC混合料接近，是PVC透明制品的首选填料。由于硅灰石的针状结构，它对塑料具有一定的补强作用，可部分代替价格昂贵的玻璃纤维。硅灰石可用于PVC、PP、PE、PA、聚酯、环氧树脂及酚醛等树脂中，加入量一般在40%以下，并常用硅烷类偶联剂进行表面处理。（4）高岭土（A12O·2SiO·2HO） 高岭土属于黏土的一种，即322黏土矿物的粉末，又称陶土、白土、瓷土，是以含水硅酸铝为主要成分的硅酸盐，呈层状结构，质软且有滑腻感，密度为2.2～2.6g/3cm，pH值为5～6，无毒，具有阻燃性。高岭土成型加工性优于CaCO，填充量达到树脂的3倍仍可以成型，而CaCO填充量达到133倍即成型困难。作为塑料填料，高岭土具有优良的电绝缘性能，可用作PVC绝缘电线包皮，PE、PP电缆，薄膜复合材料等。例如在PVC中加入质量为10%的高岭土，可提高电绝缘性能5～10倍。高岭土还可掺入到聚苯乙烯基的薄膜复合材料中，用来制造印刷纸张。在聚酯和环氧树脂中可调节树脂的黏度及成型加工性能，提高耐磨性。高岭土可以用作PP的成核剂，还具有一定的阻燃作用。高岭土在塑料中的添加量一般为5%～60%，粒度在100目以上。
需要注意的是高岭土的吸湿性较大，应注意在贮存时防止受潮结块，在使用高岭土以前一定要将其烘干，以免影响塑料制品质量。有时要对高岭土表面进行亲油性处理，改善与塑料的亲和性。（5）云母 云母的组成十分复杂，是铝、钾、锂、镁、铁等元素的层状含水铝硅酸盐矿物。云母填料为天然云母碎片经粉碎加工而成的云母粉，其粒径通常为8～10μm，长径比通常为30左右，是典型的片状结构，具有玻璃光泽，含水量为1.0%～4.2%，无毒，可用于与食品接触的制品。云母粉可填充PE、PP、PVC、PA、ABS、聚酯等热塑性塑料，还可填充EP（酚醛树脂）、PF（环氧树脂）等热固性塑料，加入量一般为10%～40%，粒度为100～325目。云母作为塑料填充剂，可大大提高塑料制品的拉伸弹性模量和弯曲弹性模量，赋予制品优良的电绝缘性、耐热性和尺寸稳定性，提高耐湿性和耐蚀性，缺点为价格较高。（6）硅藻土 硅藻土是由单细胞藻类积沉于海底或湖底所形成的一种化石，主要成分为SiO，多孔，质轻，极易研磨成粉，外观为白23色或浅黄色粉末，粒径为25～40μm，密度为1.6～2.3g/cm。硅藻土为一种优质的轻质填料，可用于PVC、PO及热固性塑料；还可作为防粘连剂，用于轻质、隔声、隔热等建筑复合材料。缺点是吸油量及吸树脂量较大。（7）炭黑 炭黑是在控制条件下不完全燃烧烃类化合物生成的物质，品种较多，按制法可分为槽法炭黑、炉法炭黑和热裂解法炭黑等。炭黑加入聚合物中既有保护光降解和抗热氧化作用，又能提高塑料制品的刚性。炭黑的细度影响制品的性能，颗粒越细，黑度越高，紫外线屏蔽作用越强，耐老化性能越好，制品的表面电阻率越低，但在某种程度上分散较困难。作为填料用的炭黑，可以使用较大粒径的炉法炭黑，一般为25～75μm。（8）二氧化硅（SiO） 二氧化硅是一类岩石粉末，可分为石英2粉和硅石粉。天然SiO粉主要用于热固性树脂中，如用于不饱和聚酯2和EP中，生产人造玛瑙和人造大理石。SiO也可以合成，一般称为2白炭黑，是一种补强作用仅次于炭黑的填料，具有消光作用，可以提高塑料的电绝缘性和硬度，缺点是流动性差、黏度高。（9）二氧化钛 俗称钛白粉，是一种白色颜料，可作为塑料填料使用。钛白粉中的二氧化钛约占97%，具有优良的光学性能及物理、化学稳定性能，无毒，平均粒径为0.1μm，呈球状结晶。根据晶型结构二氧化钛可分为锐钛型、金红石型。金红石型二氧化钛作为塑料填料效果较好，它能使光的反射率增大，保护高分子材料内层免遭紫外线的破坏，从而起到光屏蔽剂的作用；另一个明显的作用是可作白色颜料，使制品达到相当高的白度，此时也可和其他填料并用，提高材
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