您知道填充改性塑料正在向“三化”转变吗？—炜林纳改性塑料

将碳酸钙等无机矿物粉体添加到基体树脂，起到增量、改善性能和增加功能三大作用，称为塑料的填充改性。在使用性能得以满足的情况下，使用的粉体越多，降低成本的作用越大。从减少以石油为基础原料的合成树脂使用量来看，对社会的贡献也越大。随着中国经济发展进入“新常态”以及经济增长模式的改变，行业对填充改性塑料提出更多新的要求。总体来看，轻量化、功能化与生态化是该行业的未来方向。

轻量化

由于无机矿物粉体的密度高于高分子树脂的密度(相差2-3倍)，填充塑料材料的密度也因加入粉体而显著增大。单位重量的物料，加有粉体的比纯树脂的体积小，因此在以件数、长度、面积为其计算价格时，因这些要素的减小而造成的损失往往大于使用廉价粉体填料带来的效益。此外，增重还带来运输成本加大、劳动强度大等问题。不过，相关研究发现，通过原辅材料和工艺装备的创新，“增重问题”可以得到一定程度的解决。

拉伸过程

聚丙烯(PP)扁丝经过将近六倍的单向拉伸后，碳酸钙粉体颗粒分散在PP大分子经拉抻后形成的空隙中，使得同样重量的物料，其扁丝的长度没有明显变化，因此高倍的单向拉伸制品增重问题不明显。

吹塑成型的塑料薄膜在加工时受到双向拉伸，其拉伸比因不同原料而有所不同，但一般为2~3倍。因此和添加同样数量粉体的注塑成型塑料材料相比，吹塑薄膜的密度就小得多。

试验结果也表明，既使是注塑成型，如果能掌握好注射压力和保压时间，同样配方和加工工艺设备，其注塑制品材料密度可达到3~4%的变化。

微孔结构

聚乙烯(PE)的分子经交联后可形成足够结实的泡孔壁，气体被封闭住就能形成微孔塑料，从而在交联剂存在的情况下，塑料材料的密度得以减小。

聚氯乙烯(PVC)和聚苯乙烯(PS)都因能够形成足够强度的泡孔壁，因此发泡过程无需使用交联剂。

微发泡

使用交联剂可以得到发泡PE塑料，但其气味大且交联后的塑料不利于回收利用。武汉凌辉高分子材料有限公司发明的在不使用任何交联剂的情况下，使加有 30%重钙的HDPE片材密度比同样配比的对比片材密度下降10%以上，已经大量用于HDPE片材的产品中，是轻量化技术的重大突破。

轻体填料

微孔硅酸钙制成母料后与碳酸钙母料按同样比例加入到HDPE树脂中制作片材，其制品的密度有明显差别，微孔硅酸钙微料填充HDPE的密度在不同添加量时都有10%以上的下降幅度，而且性能无明显差别。

晶须碳酸钙

赵学华高工根据在橡胶材料中使用晶须碳酸钙的经验，将特别制造的晶须碳酸钙加以处理，再与基体塑料混合，结果发现，在不影响塑料材料性能的情况下，可使其填充塑料的密度有所下降。同时纳米尺度的微孔还有助于受外力时发生弹性形变，吸收冲击能，有利于填充塑料保持良好的抗冲击性能。

试验结果表明，用经过特殊处理的晶须碳酸钙替代部分CPE冲击改性剂后，管材的性能仍保持良好;CPE被替代的管材管壁材料密度较原配方的管材管壁材料密度均有所下降，约下降0.5~1%;此外，为了达到不同配方管材的米重一致，CPE被替代的三种管材在成型时，加料机转速均需加快，这意味着生产同样重量的管材所需时间减少了，生产效率得到提高。

功能化与生态化

功能化是指通过加入填料及相应的助剂，使高分子材料具有本不具备的性能，如阻燃性、抗静电性、磁性、阻隔性等;生态化是指在填充塑料加工过程中保持环保、节能、降耗。如今在填充改性塑料领域，这两种趋势已越来越明显。

微孔硅酸钙的缓释及保温作用

功能性农用棚膜的重要功能是无滴和保温。中国目前生产的流滴剂加入到农膜中可以起到流滴作用，但时间短于薄膜的寿命，主要原因是所使用的流滴剂与PE分子的相容性不好，从薄膜中心迁移到膜表面发挥流滴作用是必须的，但迁移过快，消耗的也快，致使流滴剂的作用与薄膜的使用寿命不能同步。

微孔硅酸钙致密繁多的微孔可吸附流滴剂，拖延其向薄膜表面迁移的时间，达到缓释作用，延长流滴剂发挥作用的时间。

相关试验表明，加有滑石粉的农膜因滑石粉的存在，在夜间薄膜的红外线阻隔性越好，热量以红外线方式辐射穿过棚膜散失的能力越弱，因而热量得以保留在塑料大棚内。微孔硅酸钙在成为流滴剂的缓释剂的同时，也具有与滑石粉类似的红外阻隔作用，成为农用棚膜的保温剂，而且其保温作用比滑石粉好。

微孔硅酸钙高吸附性环保母料

利用微孔硅酸钙致密的、纳米尺度的微孔结构，可制成吸附异味或有害气体的环保型母料。相关研究结果表明，硅酸钙母料对甲醛吸附作用明显，24小时的吸附量达到2.7%，而碳酸钙母料和硫酸钡母料都不具有吸附甲醛的能力。

此外，当使用微孔硅酸钙母料生产SY320-720型厚2mm的塑料板材时，按HDPE：母料=60:40比例挤出压延成型时，使用碳酸钙母料时，挤出模口有烟、有味，而换成微孔硅酸钙时，模口处的烟雾和异味都消失了，而且板材表面光泽度良好，着色性能更优异。

此时，不仅板材的密度从1.28g/cm3下降至1.12%，而且力学性能更好，达到了轻量化、功能化、生态化三重改性效果。

粉体表面活化设备的高效节能效果

碳酸钙、滑石粉等无机矿物粉体的表面经有机化处理可从亲水性改变为亲油性。多年来最常使用的活化设备是高速混合机，但浆叶高速大负荷的旋转消耗的电能较高，而且是间歇操作，在投料和放料时，甚至在中途填加助剂时，粉尘外扬，操作环境十分恶劣。

设备制造企业为此对高速混合机进行改造，增加除尘设施，改变母料加工工艺，粉尘问题基本上得以解决。一些企业制制成功连续处理设备也解决了高混机间歇操作问题，但粉体处理的能耗问题仍然没有根本改变，特别是活化度得不到保证。