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常用填充劑的種類
日期：2024-08-31 12:11
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摘要：
常用填充劑的種類
1．碳酸鈣類填充劑
(1)普通碳酸鈣(白堊)：白色晶體或粉末，比重2.70-2.95，溶于酸而難溶于水。在以二氧化碳飽和的水中辯解而成碳酸氫鈣，加熱到825℃分解為氧化鈣和二氧化碳。天然產(chǎn)的碳酸鈣礦物有石灰石、方解石、白滅、大田石等，將它們磨成粉后叫為普通碳酸鈣。它們又有干解與濕磨之別，粒徑在1.5-44微米之間，干磨者粒度大于20微米而濕磨者小于20微米。
(2)沉淀碳酸鈣：用二氧化碳通入石灰水或碳酸鈉溶液與石灰水發(fā)生沉淀作用生成的粉狀碳酸鈣，一般分為：
輕質(zhì)沉淀碳酸鈣：比重2.50-2.60
重質(zhì)沉淀碳酸鈣：比重2.70-2.80
沉淀碳酸鈣粒徑為1.0-16微米，比表面積為5-25米2／克，折光率1.49，PH值10左右，不溶于水和醇，遇酸放出二氧化碳；有輕微吸濕性。
(3)活性輕質(zhì)碳酸鈣(白艷華)：這是一種粒子表面吸附一層脂肪酸皂的輕質(zhì)碳酸鈣，無味無嗅的白色粉末，比重1.99-2.01。水分在0.5%以下，硬脂酸含量2-5%，粒徑小于0.1微米，比表面積25-28米2／克，折光率1.49。不溶于水和醇，遇酸分解放出二氧化碳，在空氣中放置無化學(xué)變化，只有輕微吸濕能力。活性比普通碳酸鈣大，略具有增強(qiáng)作用。
2．炭黑類填充劑
這類填充劑包括各種炭黑。炭黑是以液體或氣體碳?xì)浠衔餅樵?，在空氣不足的條件下經(jīng)部分燃燒或熱分解所生成的產(chǎn)物。炭黑的元素組成主要是碳，只含有少數(shù)氫和氧，是具有“準(zhǔn)石墨晶體”構(gòu)造和膠體粒徑范圍的黑色粉狀物質(zhì)。
因生產(chǎn)工序不同，炭黑可分成多種品級(jí)，但塑料工業(yè)中常使用的有以下兩種：
(1)天然氣槽黑：黑色粉狀物質(zhì)，表面比較粗糙，在空氣中易吸潮。平均粒徑23-30毫微米(易混槽黑29-35亮微米，難混槽黑23-26毫微米)，比表面積130-160米2／克。
(2)混氣槽黑：這是一種用煤焦油加工的油類(蒽油、萘油等)氣化后和天然氣混合為原料制成的炭黑。
所謂炭黑的“結(jié)構(gòu)”是指炭黑聚集成串排列的趨向，這種“結(jié)構(gòu)”對炭黑—聚合物系統(tǒng)的流變性能起重要的作用?！案呓Y(jié)構(gòu)”炭黑促進(jìn)聚合物高粘度、高彈性模量、低流動(dòng)速率和光滑的低溶脹擠出，炭黑加入聚合物中既有保護(hù)光降解和抗熱氧化作用，又能提高塑料制品的剛性。
3．纖維素類填充劑
(1)碎紙：可用牛皮紙、白紙、著色紙等度紙為填充劑。一般是將紙張浸泡于樹脂中，干燥后切片，然后以此為材料壓制成板材。
(2)木粉：廣泛用于熱固性樹脂，抗沖強(qiáng)度高、收縮性小、電性能好、價(jià)廉。木粉粒子以大小均勻?yàn)楹?，木片、樹皮等大顆粒應(yīng)除去。
(3)棉屑：棉屑是由棉布剪裁或棉紡凈化對所獲得，填充棉屑的塑料制品抗沖性能有改善，而且體積大．
(4)α-纖維素：α-纖維素是一種無色纖維素，為木漿經(jīng)堿處理后的產(chǎn)物。主要用于淺色脲醛及三聚氰胺甲醛樹脂配方中。用α-纖維素作填充劑的制品其抗沖強(qiáng)度沒有木粉作填充劑的制品好，硬度較高、不影響比重，而成型收縮率低。
(5)花生殼：花生殼是含酚量很高的、來源豐富的廉價(jià)填充劑?；ㄉ鷼し劭梢赃m當(dāng)改進(jìn)HDPE、PS、PP的性能并降低成本?；ㄉ鷼し郾砻娲篌w上無極性特征。其吸水性也較木粉小。
(6)胡桃殼：胡桃粉是加工胡桃時(shí)產(chǎn)生的廢料，由于含有大量木質(zhì)樹脂和角質(zhì)蠟，所以它是不吸水的。
4．硅酸鹽類
(1)石棉：
白色至灰白色纖維狀物質(zhì)?；瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐堿性強(qiáng)、耐酸性差，絕電、絕熱性能好。
在塑料工業(yè)中，石棉一般指溫石棉。溫石棉纖維長度不一，天然產(chǎn)品長度約1英寸，直徑0.025-0.035微米，工業(yè)應(yīng)用時(shí)需磨短。纖維有細(xì)軟絲狀和粗糙狀之分。粗糙狀纖維不可彎曲、研磨時(shí)容易折斷；而細(xì)軟絲狀則可彎曲，不易折斷，但強(qiáng)度大，在塑料工業(yè)中的應(yīng)用也較廣泛。
(2)陶土：陶土的主要成分為高嶺土，用于聚酯和環(huán)氧樹脂方面有耐磨及吸水性低的優(yōu)點(diǎn)。
經(jīng)600℃煅燒后稱為煅燒陶土，經(jīng)研磨成細(xì)粉末后可用作聚氯乙烯填充劑，并可改善塑料的電絕緣性能。煅燒陶土質(zhì)硬難以磨細(xì)，所以加入煅燒陶土的制品表面光滑度不及加入碳酸鈣的好。
陶土煅燒溫度如超過1000℃，則質(zhì)更硬，很難細(xì)磨，電絕緣性能反而降低，故不宜作塑料的填充劑。
陶土有吸濕性，所以要注意貯藏條件，避免受潮。陶土的吸增塑劑量大于碳酸鈣。
(3)云母：這是云母族礦物的總稱，是復(fù)雜的硅酸鹽類，單斜晶系，晶體常成假六方片狀。集合體是鱗片狀，有玻璃光澤。解理平行底軸面極完全。薄片具有彈性，種類很多，在塑料工業(yè)中廣泛使用的有以下幾種：
I．白云母
白色、淡黃色、談棕色或筋紅色，薄片透明，比重2.76-3.1，硬度2.0-2.5
Ⅱ．黑云母
黑色、深棕色或深綠色，比重2.8-3.2，硬度2.5-3.0。
Ⅲ．金云母
金云母也稱鎂云母，黃色至深棕色。云母具有優(yōu)良的耐熱、耐酸堿性和電氣絕線性。云母粉也易與樹脂混合。
(4)滑石
白色或淡黃色，單斜晶，常成片狀、鱗片狀或致密塊狀集合體。玻璃光澤，片狀解理極完全?；谢伕校瑯O軟，化學(xué)性質(zhì)不活潑，耐火性和電絕緣性均良好。
(5)硅酸鈣(硅灰石)
硅酸鈣也可稱為硅灰石，用于提高熱固性樹脂、PVC、聚烯烴、尼龍和環(huán)氧樹脂的耐化學(xué)、耐濕性能，降低成型收縮率，并有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性、韌性、硬度、電和熱的絕緣性。
(6)中空微球：中空微球可由熔體噴射法、直接加熱發(fā)泡法、發(fā)泡劑發(fā)泡法、芯材分解法、加熱炭化法、煙囪灰回收法等多種方法制成。
5．三氧化硅類
(1)硅藻土：硅藻土是由硅藻的硅質(zhì)細(xì)胞壁組成的一種生物化學(xué)沉積巖。淺黃色或淺灰色。質(zhì)軟，多孔而輕，易磨成粉末，能強(qiáng)吸水性，溶于強(qiáng)堿溶液，是絕熱、聲、電的材料。
(2)石英：石英是分布很廣的一種造巖，三方晶系。常成六方柱和六方雙錐形晶體，并成晶簇和晶洞。透明、半透明或不透明。無解理、貝殼斷口。晶面有玻璃光澤。斷口是類似脂肪光澤的玻璃光澤。塑料工業(yè)中作填充劑用的一般是石英粉。
(3)硅石：硅石在自然界中分布很廣，呈白色或無色，
硅石的耐熱、耐化學(xué)品性能很好，熱膨脹系數(shù)低電絕緣性能好。
(4)白炭黑(也稱膠體二氧化硅、水合二氧化硅，氣相二氧化硅)。
白色無定形細(xì)微粉末，折光率1.46，粒徑及含水量隨制法不同而異。白發(fā)黑絕緣性好，不溶于水和酸、溶于苛性堿及氫氟酸，受高溫不分解，吸水性強(qiáng)，公空氣中易潮解，性能與炭黑類似，但呈白色，在空氣中吸收水分后成為聚集的細(xì)粒子。
6．金屬氧化物
二氧化鈦(又名鈦白粉)
金紅石和鈦鐵礦是生產(chǎn)二氧化鈦的二種*主要的天然礦物。在塑料工業(yè)中應(yīng)用的以金紅石為主，將它與氯氣反應(yīng)生成四氯化鈦，然后水解即可得純二氧化鈦。
用于塑料的二氧化鈦應(yīng)是有良好耐光性的白色粉末，雖然在塑料，特別是在聚氯乙烯配方中，二氧化鈦的應(yīng)用在百份樹脂中可達(dá)50份，但嚴(yán)格地況，它一般不作為填充劑用而把它看成是一種萬用的白色顏料。
此外，如氧化鋅、三氧化二銻也是白色粉狀料，與二氧化鈦一樣也是一種具有填充劑作用的白色顏料。
7．金屬粉
為了使塑料有金屬的色澤，增加導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和提高剛性、硬度、耐熱性等，往往在塑料中添加不同量的各類金屬粉末。
8．無規(guī)聚丙烯(簡稱APP)
丙烯采用齊格勒—那塔催化劑聚合時(shí)，可以獲得95%左右的高等規(guī)度，但畢竟還有5%的無規(guī)聚丙烯存在，它們是粘稠物，沒有什么機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性，因此曾作為聚丙烯生產(chǎn)廠的累贅。但是近年來發(fā)現(xiàn)這種無規(guī)聚丙烯中混入一定量的碳酸鈣制成的APP填充母料在聚丙烯、聚乙烯和聚氯乙烯的加工中都能起很好的作用，添加量一般可達(dá)20%左右。這不僅對無規(guī)聚丙稀是變廢為寶的出路，而且提高了被填充塑料的塑性、韌性和彈性，又降低丁生產(chǎn)成本。用APP填充母料作填充劑的聚丙烯可以用來生產(chǎn)打包帶、撕裂薄膜、扁絲、編織袋、周轉(zhuǎn)箱、中空容器等。
1．碳酸鈣類填充劑
(1)普通碳酸鈣(白堊)：白色晶體或粉末，比重2.70-2.95，溶于酸而難溶于水。在以二氧化碳飽和的水中辯解而成碳酸氫鈣，加熱到825℃分解為氧化鈣和二氧化碳。天然產(chǎn)的碳酸鈣礦物有石灰石、方解石、白滅、大田石等，將它們磨成粉后叫為普通碳酸鈣。它們又有干解與濕磨之別，粒徑在1.5-44微米之間，干磨者粒度大于20微米而濕磨者小于20微米。
(2)沉淀碳酸鈣：用二氧化碳通入石灰水或碳酸鈉溶液與石灰水發(fā)生沉淀作用生成的粉狀碳酸鈣，一般分為：
輕質(zhì)沉淀碳酸鈣：比重2.50-2.60
重質(zhì)沉淀碳酸鈣：比重2.70-2.80
沉淀碳酸鈣粒徑為1.0-16微米，比表面積為5-25米2／克，折光率1.49，PH值10左右，不溶于水和醇，遇酸放出二氧化碳；有輕微吸濕性。
(3)活性輕質(zhì)碳酸鈣(白艷華)：這是一種粒子表面吸附一層脂肪酸皂的輕質(zhì)碳酸鈣，無味無嗅的白色粉末，比重1.99-2.01。水分在0.5%以下，硬脂酸含量2-5%，粒徑小于0.1微米，比表面積25-28米2／克，折光率1.49。不溶于水和醇，遇酸分解放出二氧化碳，在空氣中放置無化學(xué)變化，只有輕微吸濕能力。活性比普通碳酸鈣大，略具有增強(qiáng)作用。
2．炭黑類填充劑
這類填充劑包括各種炭黑。炭黑是以液體或氣體碳?xì)浠衔餅樵?，在空氣不足的條件下經(jīng)部分燃燒或熱分解所生成的產(chǎn)物。炭黑的元素組成主要是碳，只含有少數(shù)氫和氧，是具有“準(zhǔn)石墨晶體”構(gòu)造和膠體粒徑范圍的黑色粉狀物質(zhì)。
因生產(chǎn)工序不同，炭黑可分成多種品級(jí)，但塑料工業(yè)中常使用的有以下兩種：
(1)天然氣槽黑：黑色粉狀物質(zhì)，表面比較粗糙，在空氣中易吸潮。平均粒徑23-30毫微米(易混槽黑29-35亮微米，難混槽黑23-26毫微米)，比表面積130-160米2／克。
(2)混氣槽黑：這是一種用煤焦油加工的油類(蒽油、萘油等)氣化后和天然氣混合為原料制成的炭黑。
所謂炭黑的“結(jié)構(gòu)”是指炭黑聚集成串排列的趨向，這種“結(jié)構(gòu)”對炭黑—聚合物系統(tǒng)的流變性能起重要的作用?！案呓Y(jié)構(gòu)”炭黑促進(jìn)聚合物高粘度、高彈性模量、低流動(dòng)速率和光滑的低溶脹擠出，炭黑加入聚合物中既有保護(hù)光降解和抗熱氧化作用，又能提高塑料制品的剛性。
3．纖維素類填充劑
(1)碎紙：可用牛皮紙、白紙、著色紙等度紙為填充劑。一般是將紙張浸泡于樹脂中，干燥后切片，然后以此為材料壓制成板材。
(2)木粉：廣泛用于熱固性樹脂，抗沖強(qiáng)度高、收縮性小、電性能好、價(jià)廉。木粉粒子以大小均勻?yàn)楹?，木片、樹皮等大顆粒應(yīng)除去。
(3)棉屑：棉屑是由棉布剪裁或棉紡凈化對所獲得，填充棉屑的塑料制品抗沖性能有改善，而且體積大．
(4)α-纖維素：α-纖維素是一種無色纖維素，為木漿經(jīng)堿處理后的產(chǎn)物。主要用于淺色脲醛及三聚氰胺甲醛樹脂配方中。用α-纖維素作填充劑的制品其抗沖強(qiáng)度沒有木粉作填充劑的制品好，硬度較高、不影響比重，而成型收縮率低。
(5)花生殼：花生殼是含酚量很高的、來源豐富的廉價(jià)填充劑?；ㄉ鷼し劭梢赃m當(dāng)改進(jìn)HDPE、PS、PP的性能并降低成本?；ㄉ鷼し郾砻娲篌w上無極性特征。其吸水性也較木粉小。
(6)胡桃殼：胡桃粉是加工胡桃時(shí)產(chǎn)生的廢料，由于含有大量木質(zhì)樹脂和角質(zhì)蠟，所以它是不吸水的。
4．硅酸鹽類
(1)石棉：
白色至灰白色纖維狀物質(zhì)?；瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐堿性強(qiáng)、耐酸性差，絕電、絕熱性能好。
在塑料工業(yè)中，石棉一般指溫石棉。溫石棉纖維長度不一，天然產(chǎn)品長度約1英寸，直徑0.025-0.035微米，工業(yè)應(yīng)用時(shí)需磨短。纖維有細(xì)軟絲狀和粗糙狀之分。粗糙狀纖維不可彎曲、研磨時(shí)容易折斷；而細(xì)軟絲狀則可彎曲，不易折斷，但強(qiáng)度大，在塑料工業(yè)中的應(yīng)用也較廣泛。
(2)陶土：陶土的主要成分為高嶺土，用于聚酯和環(huán)氧樹脂方面有耐磨及吸水性低的優(yōu)點(diǎn)。
經(jīng)600℃煅燒后稱為煅燒陶土，經(jīng)研磨成細(xì)粉末后可用作聚氯乙烯填充劑，并可改善塑料的電絕緣性能。煅燒陶土質(zhì)硬難以磨細(xì)，所以加入煅燒陶土的制品表面光滑度不及加入碳酸鈣的好。
陶土煅燒溫度如超過1000℃，則質(zhì)更硬，很難細(xì)磨，電絕緣性能反而降低，故不宜作塑料的填充劑。
陶土有吸濕性，所以要注意貯藏條件，避免受潮。陶土的吸增塑劑量大于碳酸鈣。
(3)云母：這是云母族礦物的總稱，是復(fù)雜的硅酸鹽類，單斜晶系，晶體常成假六方片狀。集合體是鱗片狀，有玻璃光澤。解理平行底軸面極完全。薄片具有彈性，種類很多，在塑料工業(yè)中廣泛使用的有以下幾種：
I．白云母
白色、淡黃色、談棕色或筋紅色，薄片透明，比重2.76-3.1，硬度2.0-2.5
Ⅱ．黑云母
黑色、深棕色或深綠色，比重2.8-3.2，硬度2.5-3.0。
Ⅲ．金云母
金云母也稱鎂云母，黃色至深棕色。云母具有優(yōu)良的耐熱、耐酸堿性和電氣絕線性。云母粉也易與樹脂混合。
(4)滑石
白色或淡黃色，單斜晶，常成片狀、鱗片狀或致密塊狀集合體。玻璃光澤，片狀解理極完全?；谢伕校瑯O軟，化學(xué)性質(zhì)不活潑，耐火性和電絕緣性均良好。
(5)硅酸鈣(硅灰石)
硅酸鈣也可稱為硅灰石，用于提高熱固性樹脂、PVC、聚烯烴、尼龍和環(huán)氧樹脂的耐化學(xué)、耐濕性能，降低成型收縮率，并有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性、韌性、硬度、電和熱的絕緣性。
(6)中空微球：中空微球可由熔體噴射法、直接加熱發(fā)泡法、發(fā)泡劑發(fā)泡法、芯材分解法、加熱炭化法、煙囪灰回收法等多種方法制成。
5．三氧化硅類
(1)硅藻土：硅藻土是由硅藻的硅質(zhì)細(xì)胞壁組成的一種生物化學(xué)沉積巖。淺黃色或淺灰色。質(zhì)軟，多孔而輕，易磨成粉末，能強(qiáng)吸水性，溶于強(qiáng)堿溶液，是絕熱、聲、電的材料。
(2)石英：石英是分布很廣的一種造巖，三方晶系。常成六方柱和六方雙錐形晶體，并成晶簇和晶洞。透明、半透明或不透明。無解理、貝殼斷口。晶面有玻璃光澤。斷口是類似脂肪光澤的玻璃光澤。塑料工業(yè)中作填充劑用的一般是石英粉。
(3)硅石：硅石在自然界中分布很廣，呈白色或無色，
硅石的耐熱、耐化學(xué)品性能很好，熱膨脹系數(shù)低電絕緣性能好。
(4)白炭黑(也稱膠體二氧化硅、水合二氧化硅，氣相二氧化硅)。
白色無定形細(xì)微粉末，折光率1.46，粒徑及含水量隨制法不同而異。白發(fā)黑絕緣性好，不溶于水和酸、溶于苛性堿及氫氟酸，受高溫不分解，吸水性強(qiáng)，公空氣中易潮解，性能與炭黑類似，但呈白色，在空氣中吸收水分后成為聚集的細(xì)粒子。
6．金屬氧化物
二氧化鈦(又名鈦白粉)
金紅石和鈦鐵礦是生產(chǎn)二氧化鈦的二種*主要的天然礦物。在塑料工業(yè)中應(yīng)用的以金紅石為主，將它與氯氣反應(yīng)生成四氯化鈦，然后水解即可得純二氧化鈦。
用于塑料的二氧化鈦應(yīng)是有良好耐光性的白色粉末，雖然在塑料，特別是在聚氯乙烯配方中，二氧化鈦的應(yīng)用在百份樹脂中可達(dá)50份，但嚴(yán)格地況，它一般不作為填充劑用而把它看成是一種萬用的白色顏料。
此外，如氧化鋅、三氧化二銻也是白色粉狀料，與二氧化鈦一樣也是一種具有填充劑作用的白色顏料。
7．金屬粉
為了使塑料有金屬的色澤，增加導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和提高剛性、硬度、耐熱性等，往往在塑料中添加不同量的各類金屬粉末。
8．無規(guī)聚丙烯(簡稱APP)
丙烯采用齊格勒—那塔催化劑聚合時(shí)，可以獲得95%左右的高等規(guī)度，但畢竟還有5%的無規(guī)聚丙烯存在，它們是粘稠物，沒有什么機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性，因此曾作為聚丙烯生產(chǎn)廠的累贅。但是近年來發(fā)現(xiàn)這種無規(guī)聚丙烯中混入一定量的碳酸鈣制成的APP填充母料在聚丙烯、聚乙烯和聚氯乙烯的加工中都能起很好的作用，添加量一般可達(dá)20%左右。這不僅對無規(guī)聚丙稀是變廢為寶的出路，而且提高了被填充塑料的塑性、韌性和彈性，又降低丁生產(chǎn)成本。用APP填充母料作填充劑的聚丙烯可以用來生產(chǎn)打包帶、撕裂薄膜、扁絲、編織袋、周轉(zhuǎn)箱、中空容器等。
