ASTM（美國材料試驗學(xué)會(huì )）把填料定義為：為改進(jìn)強度和各種性質(zhì)，或者為降低成本而在塑料中添加的較為惰性的物質(zhì)。因此，塑料的填料往往選擇非金屬礦物。

顧名思義，塑料用非金屬礦物填料通?？烧J為是大自然中存在被人工開(kāi)采、加工利用具有上述定義性質(zhì)的并被添加在塑料中的非金屬礦物材料，通常被制成粉體。

• 在塑料加工及使用過(guò)程中保持化學(xué)性質(zhì)和物理形態(tài)的穩定；

• 改善樹(shù)脂的某些性能：提高剛性、提高耐熱性、提高電絕緣性；

• 改善耐候性、增加尺寸穩定性；

• 著(zhù)色力、導熱性、導電性、阻燃性；

• 價(jià)格低廉。

• 化學(xué)性質(zhì)穩定，相對純度高，雜質(zhì)含量低；

• 顏色盡量為白色或淺色，不含鐵等易加熱變黃的雜質(zhì)；

• 不對塑料制品的理化性能指標產(chǎn)生嚴重損害；

• 容易分散和混合，粒度適當；

• 吸油值相對較低，對加工性無(wú)大影響；

• 有合適的晶型結構；

• 有較低的莫氏硬度；

• 與樹(shù)脂相比有相對便宜的價(jià)格。

根據其形狀分為粉末狀、球狀、片狀、柱狀、針狀及纖維狀填料。

將塑料中應用較多的填料按化學(xué)成份進(jìn)行分類(lèi)如下：

氧化物：二氧化硅、硅藻土、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鐵、氧化鋅、氧化鎂、三氧化二銻、高鐵酸鋇、高鐵酸鍶、氧化鈹、氧化鋁纖維。

氫氧化物：氫氧化鋁、氫氧化鎂、鹽基性碳酸鎂。

碳酸鹽：碳酸鈣、碳酸鎂、白云石、堿式碳酸納鋁。

（亞）硫酸鹽：硫酸鋇、硫酸鈣、硫酸銨、亞硫酸鈣。

硅酸鹽：滑石粉、粘土、云母、石棉、硅酸鈣、蒙脫土、膨潤土、玻璃微珠、玻纖。

碳素：炭黑、石墨、碳素中空球、碳纖維。

其它：硼酸鋅、硼酸鈣、硼酸納、偏硼酸鋇、鈦酸鉀。

填料的功能性是指經(jīng)加入填料后，讓高分子建材能獲得以往沒(méi)有過(guò)的性能或強化和改變了某些性能，比如電性能、阻隔性能、光學(xué)性能、燃燒性能等：

（1）脫濕功能性填料：氧化鎂、氧化鋁；

（2）阻燃功能性填料：氫氧化鎂、氫氧化鋁、碳酸鋅、三氧化二銻、二硫化鉬等；

（3）防紫外線(xiàn)性填料；炭黑、二氧化鈦、氧化鋅、氧化鐵等；

（4）電磁波吸收性填料：木炭粉、石墨粉、鐵酸鹽等；

（5）光反射性填料：二氧化鈦、氧化鋅、氧化鐵、碳黑等；

（6）潤滑性填料：石墨、二硫化鉬、花石粉、玻璃微珠、氮化硼、聚四氟乙烯粉等；

（7）導電性填料：各種金屬粉、炭黑、部分金屬氧化物粉體

（8）導熱性填料：各種金屬粉體、纖維、氧化鋁、氮化鋁、氮化硼、氧化鈹等；

（9）磁性填料: 氧化鐵粉等各種磁粉；

（10）隔音填料：鋁粉、鐵粉、木粉、中空玻璃微珠、硫酸鋇、硫酸鈣等；

（11）耐磨性填料：碳纖維、石墨、二硫化鉬、氧化鉻、石英粉；

（12）抗沖改性填料：玻璃纖維及各種纖維、超細粉體；

（13）耐熱填料：稀土尾礦、礦棉、

（14）抗剪切改性填料：三氧化二鋁

（15）耐酸改性填料：硫酸鋇、硫酸鈣

• 比重隨填料的加入量增加而增大。

• 表面硬度隨填料的加入量增加而增大。

• 剛性隨填料的加入量增加而增大。

• 抗彎強度隨填料的加入量增加而下降。

• 斷裂伸長(cháng)率隨填料的加入量增加而下降。

• 表面光澤度隨填料的加入量增加而下降。

• 沖擊強度隨填料的加入量增加一般為下降；

• 如填料外型為針狀、纖維狀，則一般為增強。

• 耐溫性隨填料的加入量增加而增大。

• 粒徑及粒徑分布。

• 晶型結構。

• 吸油性。

• 分散性。

• 粘度特性。

• 剛性與硬度。

• 電氣性能。

（1）制品化學(xué)穩定性高，耐熱性好，在加工溫度不分解，不影響塑料樹(shù)脂原有的物理機械性能。例添加后引起制品因彎曲、拉伸而產(chǎn)生的泛白現象要小。

（2）制品與其它加工助劑混合后不發(fā)生化學(xué)反應。

（3）制品在塑料樹(shù)脂中分散混合性好，不影響加工性能，對設備磨損小。

（4）制品吸油量和吸收塑料樹(shù)脂量小。

（5）制品不含促進(jìn)樹(shù)脂加速分解的雜質(zhì)。

（6）制品不溶于水、油脂、一切溶劑，不吸潮、不含結晶水（阻燃劑除外）、耐酸耐堿。

（7）制品填料粉體外觀(guān)色澤均勻、粒徑粗細一致。

（8）制品價(jià)廉并且來(lái)源豐富、穩定，不同批量填料之間的質(zhì)量波動(dòng)要小。

（1）納米蒙脫土（MMT）

蒙脫土是一種天然礦物質(zhì)材料，可用于塑料的阻隔改性。蒙脫土具有親水疏油性能，與大多數樹(shù)脂的相容性都比較差，要與樹(shù)脂形成良好的復合材料，首先要對其進(jìn)行疏水親油改性處理，以提高與樹(shù)脂的相容性。

利用蒙脫土的良好插層性能可以進(jìn)行長(cháng)鏈有機化合物的插層，大幅度提高與各類(lèi)樹(shù)脂的相容性，制造多種納米塑料填充材料，同時(shí)改善復合材料的拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量和沖擊強度，這正是目前納米材料的研究重點(diǎn)。

目前，已成功開(kāi)發(fā)出如PA6/蒙脫土、PET/蒙脫土、PMMA/蒙脫土、PI/蒙脫土、EP/蒙脫土、PS/蒙脫土等復合材料。

（2）納米凹凸棒粘土（AT或ATP）

凹凸棒粘土是一種水合鎂鋁硅酸鹽非金屬礦物，呈水晶鏈層狀結構，但與蒙脫土的層狀結構明顯不同，凹凸棒石為一種天然纖維狀晶體形態(tài)結構的含水富鎂的鋁硅酸鹽礦。

由于納米級的晶棒很容易聚集，因此凹凸棒石與聚合物的混合只能是微米級的混合，起到增量填充的作用。凹凸棒石表面大量的硅羥基與非極性聚合物相容性差，填充前要進(jìn)行表面處理。目前凹凸棒石在塑料中應用主要集中在PET和PA成核劑和隔熱材料。

（3）納米伊利石

伊利石是一種含鉀鋁硅酸鹽云母族粘土礦物，又稱(chēng)為“水白云母”。伊利石的成份比較復雜，其具體組成在一定范圍內變化，因而其應用受到一定限制。

伊利石粉作為片狀增強填充料兼有增量和改性雙重效果。以在PVC中填充為例，加入量在3份左右時(shí)，拉伸強度、沖擊強度都達到最大值，而彎曲強度、彎曲模量和熱變形溫度在10份以前都緩慢增加。伊利石在增強增韌的同時(shí)，可改善塑料的尺寸穩定性、耐蠕變性、氣體阻隔性、絕緣性和防止翹曲性。

（4）納米海泡石

海泡石為含水的鎂硅酸鹽，具有鏈狀和層狀纖維的過(guò)渡結構，屬于2：1層鏈結構粘土。

海泡石作為針狀增強填充料兼有增量和改性雙重效果，這一點(diǎn)同伊利石相似。以在PVC中填充為例，加入量在3份左右時(shí)，拉伸強度、沖擊強度都達到最大值，彎曲強度下降，而彎曲模量和熱變形溫度在10份以前都緩慢增加，尤其是彎曲模量增加較快。

（5）納米蛋白石

蛋白石又稱(chēng)為蛋白土，是一種含水非結晶或膠質(zhì)的活性二氧化硅。蛋白石的外觀(guān)為致密的玻璃狀塊狀體，顏色有白色、灰色和淡藍色多孔狀，相對密度2.07，屬于比較輕的無(wú)機填充材料。

蛋白石在聚乙烯中填充具有明顯的剛韌改性作用，例如鈦酸酯偶聯(lián)劑處理的3000目蛋白石在HDPE中加入30%，拉伸強度基本持平，而沖擊強度提高160%。加入ABS中也可以明顯改善沖擊強度。

（6）納米碳酸鈣

納米碳酸鈣屬于輕質(zhì)碳酸鈣的一種，是在生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣碳化的過(guò)程中通過(guò)控制碳化工藝條件和添加結晶導向劑控制而得到的。不同形狀納米碳酸鈣的用途不同，針狀和鏈狀納米碳酸鈣可以實(shí)現補強目的，球形納米碳酸鈣可以實(shí)現增韌的目的，空芯球形納米碳酸鈣可以實(shí)現輕量化填充的目的，片狀納米碳酸鈣可以提高復合材料的阻隔性，還可以利用其高遮蓋力代替部分鈦白粉。

（7）納米二氧化硅

納米二氧化硅就是氣相二氧化硅，是極其重要的高科技超微細無(wú)機新材料之一，由于其粒徑很小，因此比表面積大、表面吸附力強、表面能大、化學(xué)純度高、分散性能好以及在熱阻和電阻等方面均具有優(yōu)異的性能，以其優(yōu)越的穩定性、補強性、增稠性和觸變性，在眾多學(xué)科及領(lǐng)域內獨具特性，有著(zhù)不可取代的作用。

在塑料中，白炭黑是一種補強作用僅次于炭黑的填料，常用于和塑料形成復合塑料，加入量為3%~5%，并能提高復合塑料的性能。尤其是用白炭黑填充硅膠，是典型的增強復合材料。在PP/二氧化硅復合體系中，沖擊強度可以達到3.7kJ/m²。用PP/二氧化硅復合材料進(jìn)行微發(fā)泡，沖擊強度可以達45.7kJ/m²。

來(lái)源：中塑在線(xiàn)、深圳市高分子行業(yè)協(xié)會(huì )、材料+