无机粉体在塑料中的应用新进展-徐同考(XXXX年6月)

2016年年6月月30日日安徽安徽合肥合肥 2 无机粉体产品应用新进展无机粉体产品应用新进展 3 无机粉体应用工艺新进展无机粉体应用工艺新进展 4 无机粉体产业发展新趋势无机粉体产业发展新趋势 1 前言前言 目目 录录 前言前言 1 无机材料在塑料中应用是一门年轻的无机材料在塑料中应用是一门年轻的跨学科技术，虽然用量大、用途广，系统跨学科技术，虽然用量大、用途广，系统地研究地研究,试验应用推广此类复合型技术的科试验应用推广此类复合型技术的科研单位、大专院校和企业尚在发展阶段。研单位、大专院校和企业尚在发展阶段。本人结合亲身经历，总结应用经验，本人结合亲身经历，总结应用经验，愿与大家共同交流分享！期盼得到大家批愿与大家共同交流分享！期盼得到大家批评指正！评指正！无机粉体产品应用新进展无机粉体产品应用新进展 2 碳酸钙已广泛用于油漆、涂料、造纸、日化、建材、医碳酸钙已广泛用于油漆、涂料、造纸、日化、建材、医药等行业，碳酸钙是塑料中使用的无机材料中最重要的一类，药等行业，碳酸钙是塑料中使用的无机材料中最重要的一类，在每年使用的在每年使用的1 10 00000多万吨各种无机粉体材料中，碳酸钙的用多万吨各种无机粉体材料中，碳酸钙的用量达到量达到6 60%0%以上。以上。2 2.1 1 碳酸钙碳酸钙 重质碳酸钙是把天然矿重质碳酸钙是把天然矿石用机械磨碎得到的粉体。石用机械磨碎得到的粉体。重质碳酸钙的密度重质碳酸钙的密度2.72.7g g/cm/cm3 3。轻质碳酸钙是通过煅烧化学反应得轻质碳酸钙是通过煅烧化学反应得到的沉淀碳酸钙。到的沉淀碳酸钙。轻质碳酸钙的密度约为轻质碳酸钙的密度约为1.21.9g/cm3。粉体的堆积密度与真实密度具有较大差异粉体的堆积密度与真实密度具有较大差异。检测项目检测项目12502500湿法湿法钙钙轻钙轻钙树脂树脂T30S碳酸钙含量碳酸钙含量%203040203040203040203040拉伸强度拉伸强度 Mpa25.024.520.926.3242125.823.621.525.223.520.432.4断裂伸长率断裂伸长率%83283235773472151760461519672646.357.1/弯曲强度弯曲强度 Mpa36.236.138.336.932.929.336.935.536.939.737.836.836.7弯曲模量弯曲模量 Mpa113113271487120912081374112612081404112312501266929悬缺冲击强悬缺冲击强kJ/m25.37.94.86.17.27.17.07.67.73.84.34.24.4密度密度 g/cm31.041.111.211.021.111.211.031.111.221.031.101.210.91模塑收缩率纵向模塑收缩率纵向%1.561.331.251.531.301.211.541.311.221.581.411.22/模塑收缩率横向模塑收缩率横向%1.311.020.941.281.020.931.331.030.941.391.090.95/热变形温度热变形温度 116125126113121130931021228510110893水分水分%0.410.320.540.98 不同粒径和添加量碳酸钙填充改性不同粒径和添加量碳酸钙填充改性PPPP的性能比较的性能比较碳酸钙含量碳酸钙含量%30%40%检测项目检测项目湿法湿法1湿法湿法21250目目2500目目轻钙轻钙3000目目湿法湿法1湿法湿法21250目目2500目目轻钙轻钙3000目目拉伸强度拉伸强度 Mpa141413.513.912.21311.81311.811.810.612断裂伸长率断裂伸长率%242225288246183223181175215132158199弯曲强度弯曲强度 Mpa4.264.44.154.393.804.14.195.94.455.704.824.6弯曲模量弯曲模量 Mpa/悬缺冲击强度悬缺冲击强度kJ/m2NGNGNGNGNGNGNGNGNG45.425NG密度密度 g/cm31.451.461.451.451.451.471.541.551.531.541.551.56模塑收缩率纵向模塑收缩率纵向%0.780.800.810.850.920.810.710.720.730.760.830.73模塑收缩率横向模塑收缩率横向%0.620.640.620.690.760.630.600.600.580.610.690.62热变形温度热变形温度 37.43634.733.936.33738.43837.735.036.838不同品种的碳酸钙填充改性不同品种的碳酸钙填充改性PVC的性能比较的性能比较检测项目检测项目12502500湿法湿法钙钙轻钙轻钙碳酸钙含量碳酸钙含量%203040203040203040203040拉伸强度拉伸强度 Mpa14.313.511.814.613.911.816.51411.814.012.210.6断裂伸长率断裂伸长率%285288215249246132298242181277183158弯曲强度弯曲强度 Mpa3.594.154.453.704.395.704.214.264.193.353.804.82弯曲模量弯曲模量 Mpa/悬缺冲击强悬缺冲击强kJ/m2NGNGNGNGNG45.4NGNGNGNGNG25密度密度 g/cm31.381.451.531.361.451.541.381.451.541.381.451.55模塑收缩率纵向模塑收缩率纵向%0.950.810.731.010.850.760.890.780.711.060.920.83模塑收缩率横向模塑收缩率横向%0.730.620.580.760.690.610.680.620.600.820.760.69热变形温度热变形温度 35.534.737.734.633.935.037.837.438.435.236.336.8 不同粒径和添加量碳酸钙填充改性不同粒径和添加量碳酸钙填充改性PVCPVC的性能比较的性能比较2 2.2 2 硅灰石硅灰石 硅灰石属天然的硅酸钙（硅灰石属天然的硅酸钙（CaSiO3），呈浅白色针状），呈浅白色针状结构，长径比（结构，长径比（L/D）可达）可达15/1,是塑料中纤维状的无是塑料中纤维状的无机增强填料，具有极好的抗张强度和抗挠曲强度，并且具机增强填料，具有极好的抗张强度和抗挠曲强度，并且具有特别好的耐湿性能。有特别好的耐湿性能。硅灰石具有资源丰富、价格低廉等优势，是塑料增硅灰石具有资源丰富、价格低廉等优势，是塑料增强改性的新的无机材料，虽然在塑料制品中受其白度和加强改性的新的无机材料，虽然在塑料制品中受其白度和加工工艺等方面的制约，但随着它的特性逐渐被人们所认识，工工艺等方面的制约，但随着它的特性逐渐被人们所认识，应用范围和用量会有较快的增长。应用范围和用量会有较快的增长。硅灰石可广泛用于硅灰石可广泛用于PET、PA、PE、PP、ABS等树脂，等树脂，它的许多性能与滑石、石棉和云母等无机粉体相类似，硅它的许多性能与滑石、石棉和云母等无机粉体相类似，硅灰石作为塑料中的无机填料，应采用硅烷偶联剂进行表面灰石作为塑料中的无机填料，应采用硅烷偶联剂进行表面活化改性处理，以提高或保证不同材料界面相容效果。活化改性处理，以提高或保证不同材料界面相容效果。值得注意的是硅灰石粉填充的材料吸水性显著降低，值得注意的是硅灰石粉填充的材料吸水性显著降低，这个特点可以改进吸水性较强的尼龙制品在潮湿环境下因这个特点可以改进吸水性较强的尼龙制品在潮湿环境下因吸水而导致强度和模量下降的缺点。吸水而导致强度和模量下降的缺点。检测项目检测项目硅灰石含量硅灰石含量树脂树脂PA610%20%30%拉伸强度拉伸强度 Mpa69.873.280.065.4断裂伸长率断裂伸长率%14.29.615.6264.5弯曲强度弯曲强度 Mpa10811312790.2弯曲模量弯曲模量 Mpa2769342243522577悬缺冲击强度悬缺冲击强度 kJ/m26.26.16.97.5密度密度 g/cm31.21.261.341.14模塑收缩率（纵）模塑收缩率（纵）%1.181.101.011.33模塑收缩率（横）模塑收缩率（横）%0.890.650.621.16热变形温度热变形温度 132138177105硅灰石在改性硅灰石在改性PA6中的应用特性中的应用特性检测项目检测项目硅灰石含量硅灰石含量PPT30S10%20%30%拉伸强度拉伸强度 Mpa27.927.827.132.4断裂伸长率断裂伸长率%61.669.875.227.5弯曲强度弯曲强度 Mpa39.140.638.336.7弯曲模量弯曲模量 Mpa136615961907929悬缺冲击强度悬缺冲击强度 kJ/m26.26.95.94.4密度密度 g/cm30.951.011.110.91模塑收缩率（纵）模塑收缩率（纵）%1.301.121.011.86模塑收缩率（横）模塑收缩率（横）%1.110.970.791.72热变形温度热变形温度 98.310610993硅灰石在改性硅灰石在改性PP中的应用特性中的应用特性2 2.3 3 滑石粉滑石粉n 滑石对塑料产品显著的增强作用主要来自于其独特的微观片状滑石对塑料产品显著的增强作用主要来自于其独特的微观片状结构。加工后的滑石粉，片状结构保持的越完整，其增强效果结构。加工后的滑石粉，片状结构保持的越完整，其增强效果越明显。较大的径厚比（片状颗粒平均直径与其厚度之比）可越明显。较大的径厚比（片状颗粒平均直径与其厚度之比）可提高塑料制品的刚性、冲击强度、弯曲模量和热稳定性。提高塑料制品的刚性、冲击强度、弯曲模量和热稳定性。n 高品质超微细滑石粉成片状结构，用于塑料制品时，可均匀的高品质超微细滑石粉成片状结构，用于塑料制品时，可均匀的成层叠状分散在树脂中成层叠状分散在树脂中。如同水泥制品中嵌入的金属结构网，如同水泥制品中嵌入的金属结构网，能够在保持塑料的自身优点外，形成力学性能优异的增强支撑能够在保持塑料的自身优点外，形成力学性能优异的增强支撑形态，可提高塑料制品的物理性能，还具有明显的保温、阻隔形态，可提高塑料制品的物理性能，还具有明显的保温、阻隔作用作用。20%20%和和40%40%填充聚丙烯的典型物理性质（填充聚丙烯的典型物理性质（2323测定）测定）10 20 30 40 50 6012345678试验温度试验温度，4040%CaCOCaCO3 3填充聚丙烯填充聚丙烯4040%滑石填充聚丙烯滑石填充聚丙烯070 80 90 100 110未填充聚丙烯未填充聚丙烯抗抗曲曲模模量量，1 10 03 3磅磅/英英寸寸2 240%CaCO3和和40%填充聚丙烯的典型物理性质（填充聚丙烯的典型物理性质（23测定）测定）不同材料填充在尼龙不同材料填充在尼龙66中的性能中的性能性能性能不填不填充充硅灰石硅灰石含量含量%云母云母含量含量%滑石滑石含量含量%碳酸钙碳酸钙含量含量%玻璃微珠玻璃微珠含量含量%氢氧化铝氢氧化铝含量含量%密度密度 g/cm31.141.511.501.491.481.461.45拉伸强度拉伸强度Mpa837410763746965断裂伸长率断裂伸长率%6.03.02.72.02.93.22.8弯曲模量弯曲模量 Gpa2.85.510.76.54.64.34.5悬缺冲击强度悬缺冲击强度kJ/m235.83.35.82.73.94.9热变形温度热变形温度 170430460445390410395收缩率收缩率%1.80.90.30.81.21.10.8 将天然矿石（重晶石）经粉碎、水洗、干燥将天然矿石（重晶石）经粉碎、水洗、干燥后制得为重晶石粉（也称重质硫酸钡），呈白色后制得为重晶石粉（也称重质硫酸钡），呈白色或灰色粉末，密度为或灰色粉末，密度为4.34.6g/cm3。重晶石加热至重晶石加热至1100还原生成可溶性硫化还原生成可溶性硫化钡，再与硫酸或硫酸钠作用生成沉淀硫酸钡（也钡，再与硫酸或硫酸钠作用生成沉淀硫酸钡（也称轻质硫酸钡），粒径细，白度可达称轻质硫酸钡），粒径细，白度可达92度以上。度以上。2 2.4 4 硫酸钡硫酸钡 我国重晶石矿保有储量我国重晶石矿保有储量 3.59 亿亿 t,基础储量为基础储量为 0.74 亿亿 t，其中可采储量，其中可采储量 5235 万万 t，分布在，分布在22个省市个省市及地区，其中贵州、湖南、甘肃、江西、广西、山西、及地区，其中贵州、湖南、甘肃、江西、广西、山西、福建七省占全国总量的福建七省占全国总量的 91%。硫酸钡因具有化学惰性强，稳定性好、耐酸碱、硫酸钡因具有化学惰性强，稳定性好、耐酸碱、硬度适中、高比重、高白度、能吸收有害射线等优点，硬度适中、高比重、高白度、能吸收有害射线等优点，广泛用于塑料、橡胶、涂料、中高档油墨、化工、造广泛用于塑料、橡胶、涂料、中高档油墨、化工、造纸、陶瓷、颜料等领域。可增加制品的硬度、强度、纸、陶瓷、颜料等领域。可增加制品的硬度、强度、提高耐热和耐磨等性能，是发展较快的功能性材料之提高耐热和耐磨等性能，是发展较快的功能性材料之一。一。硫酸钡独特优异的性能，使其应用十分广泛，成为硫酸钡独特优异的性能，使其应用十分广泛，成为塑料制品新的功能改性材料之一。硫酸钡具有提高塑料塑料制品新的功能改性材料之一。硫酸钡具有提高塑料制品的耐化学腐蚀性、耐热性、改善产品外观等特点。制品的耐化学腐蚀性、耐热性、改善产品外观等特点。硫酸钡可用于硫酸钡可用于PP、PA、PET等树脂生产的家电外壳、机等树脂生产的家电外壳、机械零件、汽车部件、空调面板、电热壶外壳等。械零件、汽车部件、空调面板、电热壶外壳等。硫酸钡粒径及用量对复合材料力学性能的影响硫酸钡粒径及用量对复合材料力学性能的影响 BaSO4添加量添加量10%15%20%25%30%光泽度光泽度%86.085.484.683.680.1熔融指数熔融指数g(10min)-114.715.115.618.120.0弯曲强度弯曲强度 MPa5453515050拉伸强度拉伸强度MPa32313029.529简支梁冲击强度简支梁冲击强度 kJm-210.511.2512.012.412.8硫酸钡的质量分数对硫酸钡的质量分数对PP物理和力学性能影响物理和力学性能影响 高光免喷涂高光免喷涂PP的基础配方是均聚的基础配方是均聚PP树脂原料加沉淀树脂原料加沉淀硫酸钡，有时还会添加少量滑石粉和成核剂。配方要点就硫酸钡，有时还会添加少量滑石粉和成核剂。配方要点就是填料选择，填料种类那么多，为何要选择沉淀硫酸钡作是填料选择，填料种类那么多，为何要选择沉淀硫酸钡作为高光为高光PP填料？下面一图可解释原因。填料？下面一图可解释原因。由图中可以看出填料对由图中可以看出填料对PP光泽度的影响程度次光泽度的影响程度次序如下：沉淀硫酸钡序如下：沉淀硫酸钡重晶石重晶石高岭土高岭土碳酸钙碳酸钙滑石滑石粉。填料对光泽度的影响可能与填料刚性粒子的微粉。填料对光泽度的影响可能与填料刚性粒子的微观形状有关。填料的微观形状对观形状有关。填料的微观形状对PP表面光泽度的影表面光泽度的影响程度依次为：球状响程度依次为：球状粒状粒状针状针状片状。片状。高光泽高光泽PP作为理想的替代作为理想的替代ABS、HIPS等高光泽等高光泽制品的材料，已引起了人们的兴趣和关注。高光制品的材料，已引起了人们的兴趣和关注。高光PP与与ABS树脂相比具有密度小、成本低、改性方法灵树脂相比具有密度小、成本低、改性方法灵活等特点。目前许多小家电外壳已经用高光免喷涂活等特点。目前许多小家电外壳已经用高光免喷涂PP作为首选材料。作为首选材料。2 2.5 5 云母云母云母粉主要化学成分云母粉主要化学成分%SiO2Al2O3Fe2O3K2ONa2OMgOS+PH2O44-5020-332-69-110.951.801.32.00.020.050.13 云母指的是天然白云母，是一种具有独特结云母指的是天然白云母，是一种具有独特结构的层状铝硅盐酸矿物，单斜晶系，晶体呈假六构的层状铝硅盐酸矿物，单斜晶系，晶体呈假六方片状。白云母薄片透明无色，厚片略带浅绿、方片状。白云母薄片透明无色，厚片略带浅绿、黄、橙等色，玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽，硬黄、橙等色，玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽，硬度度2.53.1，比重，比重2.763.10g/cm3，片径，片径比可达比可达80:1120：1，是云母重要的特性之一。，是云母重要的特性之一。云母可改善塑料的物理性能云母可改善塑料的物理性能 云母具有较好的增强作用，云母具有较好的增强作用，可提高机械部件、车辆零件、木塑制品、家电外壳、包装制可提高机械部件、车辆零件、木塑制品、家电外壳、包装制品、薄膜、拉丝和绳索等塑料产品的物理性能品、薄膜、拉丝和绳索等塑料产品的物理性能。不同材料填充的聚丙烯性能不同材料填充的聚丙烯性能性质性质无填充无填充PPPP+40%滑石（商滑石（商品）品）PP+40%CaCO3（商（商品）品）PP+30%玻纤（商玻纤（商品）品）PP+40%未处理云未处理云母母PP+40%处理云处理云母母抗拉强度，抗拉强度，Mpa493042702770634040506190抗弯强度，抗弯强度，Mpa4450642047201006064509320抗弯模量，抗弯模量，Gpa1.936.764.219.339.3410.4缺口冲击强度，缺口冲击强度，J-M-1454575797065热变形温度热变形温度 136162183257190226硬度（硬度（D硬度计）硬度计）687268696873收缩率（纵向），收缩率（纵向），%2.01.21.40.30.80.8不同材料填充在尼龙不同材料填充在尼龙66中的性能中的性能性能性能不填充不填充硅灰石硅灰石云母云母滑石滑石碳酸钙碳酸钙玻璃微珠玻璃微珠氢氧氢氧化铝化铝密度密度 g/cm31.141.511.501.491.481.461.45拉伸强度拉伸强度Mpa837410763746965断裂伸长率断裂伸长率%6.03.02.72.02.93.22.8弯曲模量弯曲模量 Gpa2.85.510.76.54.64.34.5悬缺冲击强度悬缺冲击强度J-M-130583358273949热变形温度热变形温度 170430460445390410395收缩率收缩率%1.80.90.30.81.21.10.8 （1）高岭土可提高玻璃化温度较低的热塑性塑料的拉高岭土可提高玻璃化温度较低的热塑性塑料的拉伸强度和模量，提高制品的刚性和强度，加入到聚丙烯伸强度和模量，提高制品的刚性和强度，加入到聚丙烯中还可以起到成核剂作用。高岭土对红外线的阻隔作用中还可以起到成核剂作用。高岭土对红外线的阻隔作用非常显著，在军事器材上已得到应用，在薄膜中应用可非常显著，在军事器材上已得到应用，在薄膜中应用可提高保温效果。提高保温效果。高岭土经煅烧后可明显提高塑料的电绝缘强度，可高岭土经煅烧后可明显提高塑料的电绝缘强度，可用于电线、电缆及耐高压绝缘产品。用于电线、电缆及耐高压绝缘产品。高岭土颗粒具有极强的凝聚倾向，采用表面活化特高岭土颗粒具有极强的凝聚倾向，采用表面活化特殊处理技术才能达到均匀分散的目的。殊处理技术才能达到均匀分散的目的。2.6 2.6 无机材料新应用无机材料新应用 （2）木粉、竹粉、秸秆粉与塑料复合生产成塑木制）木粉、竹粉、秸秆粉与塑料复合生产成塑木制品，在国内外得到了大量的推广应用，因来源丰富、价品，在国内外得到了大量的推广应用，因来源丰富、价格低廉、低碳环保，受到社会关注。但它的耐热性是制格低廉、低碳环保，受到社会关注。但它的耐热性是制约用量和用途的主要瓶颈。约用量和用途的主要瓶颈。（3）中国粉煤灰粉年排放量超过）中国粉煤灰粉年排放量超过2亿吨，亿吨，累积量超过累积量超过40亿吨，是排放量最多的工业固废。亿吨，是排放量最多的工业固废。因此，粉煤灰仍然面临大量堆积以及堆贮量逐因此，粉煤灰仍然面临大量堆积以及堆贮量逐年增高的窘境。年增高的窘境。煤煤燃烧燃烧燃烧燃烧循环流化循环流化床锅炉床锅炉煤粉锅炉煤粉锅炉飞灰飞灰73%飞灰飞灰5075%CO2CO2底渣底渣2550%底渣底渣9%脱硫石膏脱硫石膏9%目前，粉煤灰主要用于轻体高强保温材目前，粉煤灰主要用于轻体高强保温材料、高标号水泥、道路、建筑基础夯实掺混料、高标号水泥、道路、建筑基础夯实掺混料等，提取氧化铝、制备白炭黑也是当前最料等，提取氧化铝、制备白炭黑也是当前最热门的新技术。热门的新技术。粉煤灰主要成分粉煤灰主要成分SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgO69.851.8421.400.4759.792.6434.460.2742.693.5332.7914.0014.481.203.9339.719.47高硅粉煤灰较普遍高铝粉煤灰内蒙、山西等高钙粉煤灰褐煤或劣质煤燃烧产物 玻璃微珠（粉煤灰）具有比重小、硬度玻璃微珠（粉煤灰）具有比重小、硬度大、流动性好等优点，可用于注塑、中空等大、流动性好等优点，可用于注塑、中空等塑料制品的填充改性。塑料制品的填充改性。将粉煤灰加工成一定粒径的具有吸附性将粉煤灰加工成一定粒径的具有吸附性能的功能新材料，用于再生塑料等制品加工能的功能新材料，用于再生塑料等制品加工中，在添加中，在添加3%8%时，可有效地吸附有害物时，可有效地吸附有害物质、气味和水分。质、气味和水分。2m标尺 1m标尺 下图是粉煤灰人工合成的硅酸钙微粉的微观结构电下图是粉煤灰人工合成的硅酸钙微粉的微观结构电镜照片。镜照片。添加添加50%50%的碳酸钙和的碳酸钙和50%50%硅酸钙母料板材性能测试硅酸钙母料板材性能测试检测项目硅酸钙制品碳酸钙制品密度g/cm31.121.26拉伸强度MPa纵向10.710.4横向10.910.7断裂伸长率%纵向583120横向660129拉伸弹性模量MPa纵向225180横向240205弯曲强度MPa纵向10.610.4横向11.211弯曲模量MPa纵向288180横向355215撕裂强度KN/m纵向214178横向205165吸水性（21/24h）0.150.04 硅酸钙在废旧塑料加工、板材、管材等方硅酸钙在废旧塑料加工、板材、管材等方面试用，比重轻、异味吸附性强、物理性能优面试用，比重轻、异味吸附性强、物理性能优异等特点。异等特点。该产品还在该产品还在PVC、PE、橡胶生产的管材、橡胶生产的管材、板材、发泡材料中试用，比重轻、物理性能优板材、发泡材料中试用，比重轻、物理性能优异，生产成本和单位成本均有下降。异，生产成本和单位成本均有下降。（4）电石灰作为化工产品的主要排放固体废物，）电石灰作为化工产品的主要排放固体废物，大量的电石灰主要用于道路、建筑等方面的夯基材料。大量的电石灰主要用于道路、建筑等方面的夯基材料。我们通过在塑料管材中初步应用试验，取得令人惊喜我们通过在塑料管材中初步应用试验，取得令人惊喜的效果。的效果。电石灰成分指标电石灰成分指标项目项目数值数值项目项目数值数值SiO2%40.33Fe2O3%5.11烧失量烧失量%12.21Al2O3%13.06CaO%21.64TiO2%0.45MgO%6.65ph值值11电石灰母料在电石灰母料在PE管材中应用试验管材中应用试验检测项目国标原配方母料/LDPE母料/LLDPE熔指（MFR），g/10min0.230.190.20纵向回缩率（110），%31.161.100.87断裂伸长率，%350977654967氧化诱导时间（200），min20114.6154.075.9爆破压力（Mpa）5.55.35.4静液压（20，100h）不破裂，不渗漏通过通过通过上表中的数据因正在试验中，有些数据尚不完善，仅供参考。上表中的数据因正在试验中，有些数据尚不完善，仅供参考。（5）黑滑石、黑方解石等黑色无机矿物近年来）黑滑石、黑方解石等黑色无机矿物近年来也得到企业的青睐，塑料、橡胶中添加黑色无机粉体也得到企业的青睐，塑料、橡胶中添加黑色无机粉体后，可部分替代炭黑，矿产资源充分利用的同时，生后，可部分替代炭黑，矿产资源充分利用的同时，生产成本具有明显的优势，物理性能对比见下表。产成本具有明显的优势，物理性能对比见下表。三种滑石粉制成的母料与三种滑石粉制成的母料与HDPE2480混合制样样条的物理性能混合制样样条的物理性能滑石粉种类母料HDPE密度g/cm3力学性能拉伸强度MPa断裂伸长率%弯曲模量MPa缺口冲击强度kJ/m2白滑石粉20:801.08222.0511556512.6330:701.16222.339884510.56黑滑石粉120:801.06320.4910473311.4430:701.12819.4710678912.06黑滑石粉220:801.05920.3611859313.1930:701.12019.8710584512.88纯树脂HDPE24800.94320.6611756519.69 在实际应用过程中，人们发现应是非常简单的技术，在实际应用过程中，人们发现应是非常简单的技术，往往难以达到人们的意愿，而有的应用效果而会超出大家往往难以达到人们的意愿，而有的应用效果而会超出大家的预期，诸多现象和问题引发了各界的兴趣和关注。的预期，诸多现象和问题引发了各界的兴趣和关注。无机粉体大多属亲水性材料，合成树脂属亲油性材料，无机粉体大多属亲水性材料，合成树脂属亲油性材料，如果用简单的机械物理方法使其共混，两种不同性质的材如果用简单的机械物理方法使其共混，两种不同性质的材料既不能交联，甚至还会呈料既不能交联，甚至还会呈“对立结构对立结构”，怎样使两种不，怎样使两种不同性能的材料能够较好地相容在一起，充分发挥各自的功同性能的材料能够较好地相容在一起，充分发挥各自的功能？已成为人们关注的重点。能？已成为人们关注的重点。共混共混活化活化改性改性相容相容塑化塑化 无机粉体应用工艺新进展无机粉体应用工艺新进展 3 表面活化改性工艺技术，可大大提高表面活化改性工艺技术，可大大提高无机粉体在塑料中用量的同时，还可明显无机粉体在塑料中用量的同时，还可明显改善塑料制品的物理性能和加工性能，有改善塑料制品的物理性能和加工性能，有效地扩大无机粉体在塑料中的应用领域和效地扩大无机粉体在塑料中的应用领域和添加量，具有显著的经济效益和社会效益。添加量，具有显著的经济效益和社会效益。新型粉体改性设备，采用提升机加料、出料、新型粉体改性设备，采用提升机加料、出料、机体密封生产，活化机由改进的无重力混合机为活机体密封生产，活化机由改进的无重力混合机为活化中心，采用导热油对机体进行加热。该机为卧式化中心，采用导热油对机体进行加热。该机为卧式机体，双轴多桨结构，机体底部呈机体，双轴多桨结构，机体底部呈形，顶部按需形，顶部按需设置加料口和进料口，并设有添加剂加入口，粉体设置加料口和进料口，并设有添加剂加入口，粉体活化后由底部出料。活化后由底部出料。当粉体达到改性温度时按配比加入改性剂，由当粉体达到改性温度时按配比加入改性剂，由安装在双轴上的工作桨片将粉体和改性剂抛洒到机安装在双轴上的工作桨片将粉体和改性剂抛洒到机内整个空间，在瞬间失重（无重力）的状态下广泛内整个空间，在瞬间失重（无重力）的状态下广泛交错形成流动层，同时粉体也被桨片推动，沿径向交错形成流动层，同时粉体也被桨片推动，沿径向轴向运动，从而形成全方位复合循环，这时粉体处轴向运动，从而形成全方位复合循环，这时粉体处于加热状态下与改性剂快速均匀接触而被活化，见于加热状态下与改性剂快速均匀接触而被活化，见下图。下图。无机粉体、助剂、树脂的相容性是影响塑料制品质无机粉体、助剂、树脂的相容性是影响塑料制品质量的重要因素。经过活化处理后的无机粉体表面均匀地量的重要因素。经过活化处理后的无机粉体表面均匀地包覆与树脂性能相近的亲油性助剂，在与树脂共混过程包覆与树脂性能相近的亲油性助剂，在与树脂共混过程中，改善不同物料界面相容性，提高产品的性能。中，改善不同物料界面相容性，提高产品的性能。活化效果试验可采用约活化效果试验可采用约60的水在透明杯中浸泡活的水在透明杯中浸泡活化后的无机粉体，并轻轻均匀地搅拌，观察粉体是否呈化后的无机粉体，并轻轻均匀地搅拌，观察粉体是否呈絮棉状漂浮在水面，浸泡时间越长，水液越清澈无浑浊絮棉状漂浮在水面，浸泡时间越长，水液越清澈无浑浊沉淀物，证明表面活化处理效果越好。沉淀物，证明表面活化处理效果越好。活化包覆活化包覆活化率活化率+牢固度牢固度=改性效果改性效果 界面相容与活化包覆有着非常密切的关联。界面相容界面相容与活化包覆有着非常密切的关联。界面相容就是无机粉体经过活化后，形成均匀地有机包覆层，能够就是无机粉体经过活化后，形成均匀地有机包覆层，能够在温度、压力等作用下与有机材料有很好的相容性。无机在温度、压力等作用下与有机材料有很好的相容性。无机粉体表面改性的效果是决定界面相容的重要决定因素。从粉体表面改性的效果是决定界面相容的重要决定因素。从下图不同的水液中可以看出活化效果的差异性。下图不同的水液中可以看出活化效果的差异性。水分水分及及易挥发物易挥发物 塑料对水分及易挥发物的塑料对水分及易挥发物的含量要求特别高。国家行业标含量要求特别高。国家行业标准对水分及易挥发物的指标要准对水分及易挥发物的指标要求求0.5%。而在实际生产应用。而在实际生产应用中，水分及易挥发物在中，水分及易挥发物在0.3%时，就会影响塑料加工和制品时，就会影响塑料加工和制品质量。质量。水分及易挥发物在塑料加工时会因在高温、水分及易挥发物在塑料加工时会因在高温、摩擦等因素的影响下形成气体，影响不同材料的摩擦等因素的影响下形成气体，影响不同材料的相容性，有时还会造成干燥后的微细粉体的二次相容性，有时还会造成干燥后的微细粉体的二次团聚。团聚。水分及易挥发物在塑料加工时形成的气体，水分及易挥发物在塑料加工时形成的气体，会在机械输送过程中往复运动。在冷却后，会对会在机械输送过程中往复运动。在冷却后，会对塑料制品产生鲨鱼皮细纹、气泡、不规则裂纹，塑料制品产生鲨鱼皮细纹、气泡、不规则裂纹，影响产品的外观和物理性能。影响产品的外观和物理性能。无机粉体中的水分及易挥发物受矿产资源、无机粉体中的水分及易挥发物受矿产资源、自然环境、加工工艺及粒度、包装、运输及储自然环境、加工工艺及粒度、包装、运输及储存等多种因素影响。而含量数据的测定也会因存等多种因素影响。而含量数据的测定也会因不同条件和环境的制约，有一定的误差。不同条件和环境的制约，有一定的误差。静电静电片状结构的无机粉体，大直径比和超细粉片状结构的无机粉体，大直径比和超细粉体的大比表面积，在加工中极易摩擦产生静电，体的大比表面积，在加工中极易摩擦产生静电，使细小颗粒凝聚结团，影响产品的分散效果。使细小颗粒凝聚结团，影响产品的分散效果。在薄膜、片材、管材中出现的白色小点，分布在薄膜、片材、管材中出现的白色小点，分布在制品中，影响产品的外观，对产品的物理性在制品中，影响产品的外观，对产品的物理性能和应用效果都会带来不利影响。能和应用效果都会带来不利影响。将小白点集中采集后用马弗炉煅烧，观将小白点集中采集后用马弗炉煅烧，观察留下的粉渣，可确定白点的主要成分。静察留下的粉渣，可确定白点的主要成分。静电是产生凝聚，影响超微细粉体工业化应用电是产生凝聚，影响超微细粉体工业化应用的重要制约瓶颈。我们采取干燥处理后的静的重要制约瓶颈。我们采取干燥处理后的静置存放静电消除工艺，技术简便可行，成本置存放静电消除工艺，技术简便可行，成本低廉。低廉。粉体物料在粉体物料在110140 干燥处理干燥处理3min5min后，将物料存放在干燥通风的地后，将物料存放在干燥通风的地方，静置存放方，静置存放20h后再直接使用，能有效地消后再直接使用，能有效地消除静电，生产工艺简单方便。除静电，生产工艺简单方便。无机粉体发展新趋势无机粉体发展新趋势4 党的十八届五中全会提出创新、协调、党的十八届五中全会提出创新、协调、绿色、开放、共享五大发展理念，目前企绿色、开放、共享五大发展理念，目前企业在经济运行压力加大的形势下，无机非业在经济运行压力加大的形势下，无机非金属矿物材料产业应加快转型升级、创新金属矿物材料产业应加快转型升级、创新发展、绿色发展，提升产品品质，增加经发展、绿色发展，提升产品品质，增加经济效益。济效益。为此，提出几点个人看法，仅供参考。为此，提出几点个人看法，仅供参考。（1）无机粉体生产应用无害化。无机粉体大部分是不）无机粉体生产应用无害化。无机粉体大部分是不可再生的有限自然资源，在产业规划、矿山开采、生产加可再生的有限自然资源，在产业规划、矿山开采、生产加工、产品应用中应始终坚持恢复生态环境、节约能源资源工、产品应用中应始终坚持恢复生态环境、节约能源资源、注重工作环境和产品的无毒、无味、无污染、环境可消、注重工作环境和产品的无毒、无味、无污染、环境可消纳、可循环再利用的方针，推广应用洞采、降噪、降耗、纳、可循环再利用的方针，推广应用洞采、降噪、降耗、降粉尘和矿产分级利用等工艺技术，走出产业生态、绿色降粉尘和矿产分级利用等工艺技术，走出产业生态、绿色、节能、高效新的发展之路。、节能、高效新的发展之路。（2）无机粉体加工应用微细化。无机粉体的特殊性能）无机粉体加工应用微细化。无机粉体的特殊性能随着粒度的超微细化而逐渐凸现，研究、开发、试验、应随着粒度的超微细化而逐渐凸现，研究、开发、试验、应用微细粉体、纳米级材料，可赋予高分子材料的耐老化、用微细粉体、纳米级材料，可赋予高分子材料的耐老化、阻燃、耐热、耐磨耗及光学、物理性能的凸现，给工业产阻燃、耐热、耐磨耗及光学、物理性能的凸现，给工业产品带来意外的功能效果和应用空间。品带来意外的功能效果和应用空间。无机粉体的表面改性处理和微细粉体均匀分散尚是目无机粉体的表面改性处理和微细粉体均匀分散尚是目前应用技术突破的瓶颈。前应用技术突破的瓶颈。（3）无机材料应用复合多元化。将一种或多）无机材料应用复合多元化。将一种或多种不同材料复合在一起，使各组分的性能相互取种不同材料复合在一起，使各组分的性能相互取长补短，构成兼具多种性能的新材料，从而达到长补短，构成兼具多种性能的新材料，从而达到提高性能和多功能化的目的。这些材料提高性能和多功能化的目的。这些材料“合金合金”在高科技工业中使用后，具有质量轻、强度高、在高科技工业中使用后，具有质量轻、强度高、性能优等特点，成为航空、航天、汽车、铁路、性能优等特点，成为航空、航天、汽车、铁路、机械零部件、医用材料等方面的新型功能材料。机械零部件、医用材料等方面的新型功能材料。（4）无机粉体产品高性能化。发达国家将我国）无机粉体产品高性能化。发达国家将我国的无机材料进口再加工后返销到国内，价值提高的无机材料进口再加工后返销到国内，价值提高数倍至数十倍，价格可达数万元，应引起行业的数倍至数十倍，价格可达数万元，应引起行业的关注。关注。树立无机粉体不是廉价填充料，客观地评定树立无机粉体不是廉价填充料，客观地评定无机粉体的价值和性能。应充分发挥无机材料的无机粉体的价值和性能。应充分发挥无机材料的耐热、阻燃、屏蔽、导电、吸附、外观、手感、耐热、阻燃、屏蔽、导电、吸附、外观、手感、收缩率等方面的优势，研究在尖端高科技产品中收缩率等方面的优势，研究在尖端高科技产品中的应用特性，拓展无机材料在工业、民品、军工、的应用特性，拓展无机材料在工业、民品、军工、航天、汽车、高铁等应用领域。航天、汽车、高铁等应用领域。（5）无机粉体价值科学化。无机粉体是）无机粉体价值科学化。无机粉体是人类共同的不可再生资源，资源开采利用应有人类共同的不可再生资源，资源开采利用应有宏观、长久发展理念，政府有关部门和企业应宏观、长久发展理念，政府有关部门和企业应理性看待量产与价值的关系，加快技术转型，理性看待量产与价值的关系，加快技术转型，提升产品质量，拓宽应用领域，以新的定位、提升产品质量，拓宽应用领域，以新的定位、新的视角，客观公正地对无机粉体的经济效益、新的视角，客观公正地对无机粉体的经济效益、社会效益和生态效益作出新的价值评判，促进社会效益和生态效益作出新的价值评判，促进社会经济长远、科学地发展。社会经济长远、科学地发展。（6）无机粉体产业延伸化。无机粉体资源丰富、品种）无机粉体产业延伸化。无机粉体资源丰富、品种繁多，应高度重视无机粉体的科学应用，努力拓展产品应繁多，应高度重视无机粉体的科学应用，努力拓展产品应用领域，扩大产业上游联姻、下游延伸，加强与塑料、橡用领域，扩大产业上游联姻、下游延伸，加强与塑料、橡胶、涂料、日化、电子电器等产业的融合联姻，其特性与胶、涂料、日化、电子电器等产业的融合联姻，其特性与优势与社会共享，为建设绿色、低碳、节能环境友好型社优势与社会共享，为建设绿色、低碳、节能环境友好型社会做出更大的贡献！会做出更大的贡献！个人简历个人简历 现任中国塑料加工工业协会副会长，中国塑协改性塑料现任中国塑料加工工业协会副会长，中国塑协改性塑料专委会常务副理事长，中国塑协工程塑料专委会副理事长。专委会常务副理事长，中国塑协工程塑料专委会副理事长。地址：河北省平乡县政协地址：河北省平乡县政协 电话：电话：1370319825313703198253 邮箱：邮箱： 徐同考，教授级高工，徐同考，教授级高工，19851985年从事年从事塑料填充改性专业至今，研制开发新产塑料填充改性专业至今，研制开发新产品品2020余项，获国家发明专利余项，获国家发明专利6 6项，发表技项，发表技术论文术论文6060余篇，专著四部，科研成果余篇，专著四部，科研成果2626项，荣获国家、省、部级科技奖项，荣获国家、省、部级科技奖3030余项，余项，享受国务院政府特殊津贴专家，曾三次享受国务院政府特殊津贴专家，曾三次受到胡锦涛、江泽民、温家宝、李克强受到胡锦涛、江泽民、温家宝、李克强等党和国家领导人在人民大会堂和中南等党和国家领导人在人民大会堂和中南海的亲切接见。海的亲切接见。【个人专著个人专著】作作 者：徐同考者：徐同考 出出 版版 社：中国轻工业出版社社：中国轻工业出版社 在线咨询：在线咨询： 塑料填充改性实用技术塑料填充改性实用技术 本书重点介绍了塑料改性方面的新技术、本书重点介绍了塑料改性方面的新技术、新工艺、新产品。并将作者研究的科研成果、新工艺、新产品。并将作者研究的科研成果、工艺技术和塑料改性实用技术作了详细叙述。工艺技术和塑料改性实用技术作了详细叙述。还在提高产品质量、改进生产工艺、节约能源、还在提高产品质量、改进生产工艺、节约能源、降低物耗、改善环境等方面做了重点解读，该降低物耗、改善环境等方面做了重点解读，该书理论知识通俗易懂，生产技术先进实用，加书理论知识通俗易懂，生产技术先进实用，加工工艺科学新颖，是塑料填充改性方面较理想工工艺科学新颖，是塑料填充改性方面较理想的工具书。的工具书。【最新出版最新出版】作作 者：徐同考者：徐同考 出出 版版 社：中国轻工业出版社社：中国轻工业出版社 在线咨询：在线咨询： 塑料改性实用技术塑料改性实用技术 本书是本书是塑料填充改性实用技术塑料填充改性实用技术的姐妹篇，重点介绍了塑料改性方面的姐妹篇，重点介绍了塑料改性方面的新产品、新材料、新工艺、新技术。的新产品、新材料、新工艺、新技术。将作者研究的科研成果、工艺技术和将作者研究的科研成果、工艺技术和塑料改性实用技术作了详细叙述。对塑料改性实用技术作了详细叙述。对云母、碳纤维、液晶聚合物和石头纸、云母、碳纤维、液晶聚合物和石头纸、聚乳酸等产品作了详细介绍，是塑料聚乳酸等产品作了详细介绍，是塑料改性方面的综合工具书。改性方面的综合工具书。