聚合物改性的填料正面改性作用介绍

通常人们都认为聚合物改性中加入填料都是为了降低成本，但实际上，填料的添加还具有很多改性功能，随着无机粉体的细化技术、表面处理技术、表面包覆技术的不断发展，填料能起到的改性性能也越来越多，下面对填料的正面改性性能做简要介绍。

1、共同改性性能

1.1提高复合材料的刚性

主要是指弯曲强度、弯曲模量、硬度等性能指标上的提升。填料中二氧化硅的含量越高，刚性改性效果就越明显。各类填料刚性改性大小依次为二氧化硅(提120%)>云母(提高100%)>硅灰石(提高80%)>硫酸钡(提高60%)>滑石粉(提高50%)>重质碳酸钙(提高30%)>轻质碳酸钙(仅提高20%)。下表数据显示弯曲模量随滑石粉含量增加而提高。

不同含量滑石粉(1250目) PP复合材料的性能

1.2提高复合材料的尺寸稳定性

降低收缩率、降低翘曲、降低线膨胀系数、降低蠕变、增加各向同性程度，尺寸稳定效果大小依次为球形填料>颗粒填料>片状填料>纤维状填料。如上表所示，成型收缩率随滑石粉含量增加而下降。

1.3提高复合材料的耐热性

指提高热变形温度，如上表所示，热变形温度随滑石粉含量增加而提高。

1.4提高复合材料热稳定性

无机粉体可以不同程度吸收促进分解物质，从而降低热分解程度。

此外，无机填充还可以提高复合材料耐磨性、提高硬度、耐蠕变等。

2、特殊改性性能

2.1提高复合材料拉伸和冲击性能能

无机粉体并不能总是提高复合材料的拉伸强度和冲击性能，只有在达到特殊条件才可以提高，而且提高幅度也并不大。无机填料达到一定细度后，填料表面包覆处理得好，复合体系中添加相容剂后，可以改善复合材料拉伸强度和冲击强度。不同填料品种的改善效果不同，对冲击强度来说，改善效果玻璃微珠>硫酸钡>轻质碳酸钙>重质碳酸钙>滑石粉，对拉伸强度硅灰石>滑石粉>重质碳酸钙>轻质碳酸钙。

2.2改善复合材料的流动性

绝大多数无机粉体都可以提高复合材料的流动性，但滑石粉却降低复合材料的流动性， 如上表所示，复合材料熔体流动速率随滑石粉含量增加而略有下降。

2.3改进复合材料光学性能

无机粉体可以提高复合材料的遮盖性、消光性和散光性，具体改善效果顺序为金红石型钛白粉>锐钛型钛白粉>立德粉>硫酸钡>碳酸钙>滑石粉。

2.4提升复合材料燃烧环保性能

无机粉体材料可以使复合材料燃烧透彻，原因为燃烧时复合材料与树脂因膨胀系数不同会产生裂缝，增加氧气接触面积。

无机粉体在复合材料燃烧时可以吸收部分毒气体，降低毒气排放量。

无机粉体提高了复合材料的热传导性能，使燃烧更加迅速，缩短燃烧时间。

2.5促进复合材料的阻燃性

并不是所有的无机粉体对阻燃都有所帮助，只有含硅元素的无机粉体有助于阻燃性提高，可以作为阻燃协效剂。具体原因为含硅材料燃烧时可以在燃烧表面形成阻隔层，减少氧气接触材料表面的概率，具体含硅填料品种如滑石粉、硅灰石、云母、硅藻土、分子筛、白炭黑等。而碳酸钙、硫酸钡等非含硅无机粉体反而影响阻燃性发挥，原因为燃烧时会因树脂膨胀而产生缝隙，从而增加复合材料接触氧气的机率。如含有30%碳酸钙的聚乙烯复合薄膜燃烧时间为4s，而纯聚乙烯薄膜的燃烧时间为12s，两种相差3倍之多。还有含有微孔的无机粉体如沸石、硅藻土、合成硅酸钙等会影响复合材料阻燃性能的发挥，具体原因为微孔的存在增加氧气含量。例如抗菌PP制品中加入的银离子抗菌剂，因为载体为沸石微孔材料而大大降低了阻燃效果，而改用聚合物接枝有机抗菌剂材料后阻燃性恢复正常水平。

2.6优化复合材料的其他性能

成核剂作用，当滑石粉的粒度小于1μm时，在PP中可以起到无机成核剂的作用；阻隔红外线作用，本身含有硅的无机粉体如滑石粉、高岭土、云母都具有良好的红外线和紫外线阻隔性能；透过X射线功能只有硫酸钡具有，可以用于医学上钡透视的显影剂；表面性能提高，填充可以改善复合材料的电镀性、开口性和印刷性能；热传导性能，可以提高复合材料的导热系数。