非金属矿物粉体填料的分类及应用
2020-12-18 17:41:55
填料是一种相对惰性的固体材料，用于降低复合物的成本或改善复合物的性质。无机矿物填料的应用范围包括塑料、橡胶、胶黏剂、造纸、涂料、化纤、电力电子、陶瓷、玻璃、耐火材料、胶凝材料、油墨等。
一、填料的分类
1、按填料的几何形状：
球形、立方体、块状或短柱形、片形、纤维状。
2、按填料的化学组成分类
按填料的作用：普通填料和功能型填料，前者增加制品的体积或数量、降低制品的成本，后者改善制品的性能或赋予制品某些新的功能。美国学者HurlLut将填料的化学组成按氧化物、盐、单质和有机物做大致的划分。
从理论上讲，作为填充材料能够用于塑料的粉体材料的种类很多。但从经济、技术方面都不存在障碍的品种并不多，主要是碳酸钙、滑石粉、高岭土、云母粉、硅灰石粉以及具有特殊功能的石墨、水镁石粉、重晶石粉或沉淀硫酸钡、木粉和金属粉末等。
部分填料的功能用途于看下表举例说明：
二、非金属矿粉填料在塑料、橡胶、造纸、涂料等行业的应用
1、塑料矿物填料
塑料的主体成分是树脂，此外，大多数塑料还含有填料及助剂这两种组分。通过添加填料可以起到增量的作用或兼备塑料改性的作用，以达到降低成本或提高塑料制品性能的作用。
矿物种类：用作塑料矿物填料种类很多，主要有碳酸钙，重质碳酸钙(GCC)和轻质碳酸钙(PCC)、滑石、高岭土、云母、硅灰石、石墨、水镁石、重晶石(包括沉淀硫酸钡)等。
2、橡胶矿物填料
橡胶是由天然或化工合成乳胶加工制成的具有弹性、绝缘性、不透水、不透气的材料。主要组分有生胶(天然橡胶和合成橡胶)、骨架材料和配合剂。填料是配合剂的其中一种，主要起增容增量作用，有时还兼有补强、隔离、脱模或着色的作用。
矿物种类：橡胶工业大量使用亚微米级和微米级的非金属矿物材料作填料，其用量约占橡胶耗用量的1/4。用量最大的是陶土(高岭土)和碳酸钙，其余还有白云石、硅灰石、滑石、叶蜡石、重晶石、云母、石棉、长石等。
此外橡胶中也会添加粒径为亚微米级、纳米级的炭黑和白炭黑作为补强剂（配合剂的一种）。
3、造纸矿物填料和涂布颜料
纸的基本物理组成是纸浆、填料和添加剂。纸浆多由植物纤维原料提供，形成网状形态，其间的大部分空隙由矿物填料充填，能提高纸张的不透明度和亮度，改进纸面的平滑度，改进纸张的柔软性和可塑性，降低纸张的吸湿性和变形程度。加填后的纸张吸墨性能较好，适印性较强。填料用量在5%-35%不等。填料的添加可以降低造纸成本同时可以起到改善性能的作用。
涂布颜料用于纸面处理，主要是为了改善纸张的表面性能，提高纸张的适印性，其次是为了装饰纸面，提高纸张的装饰效果和使用价值。其主要成分是颜料，此外还有胶黏剂和各种化学辅助剂。颜料在涂料中所占的质量分数一般在70%- 90%之间。
造纸常用的矿物填料与颜料：碳酸钙、高岭土(包括水洗高岭土、煅烧高岭土)、滑石、二氧化钛(钛白粉)、二氧化硅、氢氧化铝、铝硅酸盐等。阻燃无机填料氢氧化镁、氢氧化铝。
4、涂料矿物填料
涂料是以油脂类、合成树脂类、橡胶类、高分子黏结剂等为主要原料制成的涂饰材料。涂料的基本成分：成膜物质、颜料包括体质颜料（填料）、辅助材料(助剂)、分散介质(溶剂或水)。添加填料除了可以降低成本外，还可以改善涂料的施工性能，提高涂膜耐水、耐磨和耐温性等。
常用的体质颜料：碳酸钙、硫酸钡、高岭土、二氧化硅、滑石、硅灰石、云母、石棉等。
此外，体质颜料的粒径、粒子形状、吸油量、密度和改性(表面处理、煅烧等)的主要物理特性将对涂料的性能产生影响。
小白
参考：非金属矿物填料与加工技术/袁继祖著