全 文 ：3 2005年第4期 中国非金属矿工业导刊 总第48期
［收稿日期］2005-05-16
［作者简介］刘英俊，男，59岁，教授级高级工程师。
[行业发展]
滑石粉在塑料中的改性作用及应用展望
刘英俊
（轻工业塑料加工应用研究所，北京 100037）
[摘 要] 本文总结了滑石粉在塑料中所起的改性作用，在充分肯定其提高刚性及耐热性的作用并具有一定的成核作用
的基础上，强调指出近年来在滑石粉的透光性、红外阻隔性及可环境消纳性方面的研究成果，将为滑石粉在塑料中更广泛的
应用开辟光明前景。
[关键词] 滑石粉；塑料填充改性；红外阻隔性；可环境消纳性；应用前景
[中图分类号] P578.958;TD985 [文献标识码]A [文章编号] 1007-9386(2005)04-0003-05
1 滑石粉的加工及表面处理[1]
由于滑石矿常常与其他矿物伴生，如辽宁、山
东等地的白滑石常与镁质碳酸盐伴生；福建、新疆
等地的滑石常伴生有菱镁矿、蛇纹石、透闪石等；
而江西、湖南等地的“黑滑石”常伴生石英、方解
石、白云石等[2]，因此很难找到完全纯净的滑石矿
石，但由于有许多伴生矿物是可以在塑料中作为填
料使用的，只要它们不对塑料加工过程(如热稳定性)
和塑料材料本身性能带来不良影响，就不必苛求滑
石粉组成的“纯净”。
滑石的粉碎相对来说比较容易，对于325目滑
石粉产品，雷蒙磨是传统的粉碎设备，至今仍然占
主导地位。自上世纪80年代起，超细粉碎技术和设
备日益兴隆，9 0年代出现引进的日本细川公司
WNC502型超细磨粉设备，并在此基础上开发出国
产CIM51型超细粉碎机；近年来以德国核心技术为
基础的气流磨得到广泛应用，1 250目及更细的滑石
粉已能大批量生产。
我国滑石工业的摇篮——辽宁艾海滑石有限公
司年产滑石已达20万t，拥有7台雷蒙磨和四台气流
粉碎机。超微细滑石粉生产线全套从欧洲著名专业
设备公司引进，采用旋转气流粉碎，使产品的片状
结构得以良好保持，粒度可达0.5～0.9μm，而且依
靠精密的分级设备，可得到粒度分布窄、最大粒径
得到有效控制的超微细滑石粉，是目前我国规模化
工业生产的最先进装备，所生产的超微细滑石粉也
是最尖端的产品。
目前有关滑石的标准共10个，其中滑石粉仅有
GB15342-94一个国家标准，涉及化妆品级、医药—
食品级、造纸级等9个滑石粉品种，一个微细滑石粉
品种。由于滑石粉在塑料中应用发展速度快，针对
这一领域的滑石粉产品标准相对滞后，现仅有电缆
用滑石粉技术性能要求(JC295-82)也已显得不合时
宜。对滑石粉的卫生安全性缺乏权威性的说法和相
应的检验规定，也在一定程度上影响滑石粉在接触
食品的塑料包装膜或容器制品中的使用[3]。
与其他非金属矿物粉体材料一样，滑石粉的表
面有机化处理是必要的。由于滑石粉颗粒的层状结
构极易在外力作用下剥离，不断出现新鲜表面，一
方面给表面有机化处理的彻底性带来难度，另一方
面又因大量高活性点在新表面上的出现而有利于改
性剂与滑石颗粒之间的吸附或化学反应。
实践表明，对滑石粉进行表面处理，特别是在
高速混合机中进行表面处理，像处理碳酸钙那样使
用硬脂酸或偶联剂，不能达到理想的效果，因为总
会有颗粒碰撞形成的新鲜表面未能得到包覆或化学
反应的机会，相比之下使用低分子量聚乙烯(高分子
腊)将滑石粉颗粒包覆起来，更有利于滑石粉颗粒活
化率的提高。
武汉理工大学材料科学与工程学院尝试在气流
粉碎过程中，通过气流粉碎特有的高湍流作用和力
—化学效应，以异丙基酞酸酯(NDZ-201)偶联剂为表
面处理剂，在粉碎过程中同时进行化学反应或物理
包覆，取得较好效果[4]。还可以防止超细粉碎后的滑
石粉颗粒因摩擦静电而重新团聚，同时起到一定的
助磨效果，提高超细粉碎效率。
4刘英俊：滑石粉在塑料中的改性作用及应用展望
2 滑石粉改性塑料实例
2.1 作为增强型填料使用
日本CALP株式会社于上世纪80年代将各种填料
改性的聚丙烯塑料介绍到中国，其中碳酸钙和滑石
粉占主要成分，从表1中的数据可知，滑石粉填充改
性PP具有更高的拉伸弹性模量和弯曲模量，同时热
型号、组成
表1 CALP专用料的组成与性能
1400G 4600G 1450G 4200G 3500G PP
性能 PP/CaCO3 PP/滑石粉 PP/CaCO3 PP/滑石粉 PP/BaSO4 均聚 共聚
密度(g/cm3) 1.35 1.23 1.08 1.06 1.06 0.91 0.90
熔体流动速率(g/10min) 4 8 6 10 6 8 6
拉伸强度(MPa) 23 37 28 35 34.5 32 27
拉伸弹性模量(MPa) 2 600 3 700 2 300 2 800 2 100 - -
断裂伸长率(%) 25 6 45 15 30 >100 >100
弯曲强度(MPa) 42 56 47 55 43.5 42 37
弯曲弹性模量(MPa) 3 200 4 500 2 600 3 300 2 100 1 400 1 000
Izod冲击强度 无缺口(kJ/m
2) 37 30 85 45 90 - -
带缺口(kJ/m2) 4 2 6 3 4.5 2 8
热变形温度(℃) 131 145 125 139 127 114 94
成型收缩率(%) 1.0～1.3 1.0～1.1 1.3～1.7 0.8～1.2 1.5～1.81.6～2.1 .6～2.1
变形温度也更高一些[1]。
中南大学杨华明等人[5]将超细滑石粉(平均粒径
0.95μm，小于2μm颗粒占92.7%)用偶联剂进行表面
改性(用量1%)，依30∶70的配比与PP混合混炼造
粒，并测其力学性能，见表2。
表2 各种偶联剂处理滑石粉改性PP的拉伸强度
偶联剂种类 未处理 硅烷 钛酸酯 锆铝酸酯 磷酸酯 硅烷+钛酸酯
拉伸强度(MPa)22.32.429.026.526.0 30.7
表2数据表明选择不同表面处理剂对填充材料
的力学性能有显著影响。
对汽车保险杠等工业零部件所用的改性聚丙烯
专用料，要兼顾韧性和刚性，单独使用弹性体提高
PP的韧性固然效果显著，但必须同时使用滑石粉以
确保改性PP材料的刚性。表3列出中国石化上海石
化股份有限公司等单位的研究成果[6]。
济南塑料制品总厂用滑石粉、EPDM和HDPE协
表3 滑石粉和弹性体协同改性聚丙烯的性能
性 能 保险杠专用料 侧护板专用料 进口改性PP专用料
熔体流动速率(g/10min) - - 9.6
拉伸强度(MPa) 15.9 18.3 16.9
断裂伸长率(%) 499 70.8 39
弯曲强度(MPa)
-40℃/23℃/80℃ 68.8/28.1/11.978.2/35.7/23.271.5/29.9/23.5
缺口冲击强度(kJ/m2) 39.3 9.9 10.5
球压痕硬度(N/mm2) 30.2 53.8 49.7
密度(g/cm3) 0.96 1.14 1.12
灼烧残渣(%) 8.4 26.4 30.1
熔点(℃) - 164 165.7
耐热老化时间(h) >250 >250 -
同改性的聚丙烯，制作全自动滚筒洗衣机零部件，
代替进口件获得成功，制品尺寸稳定、高温不变
形、热合性好、表面光滑、手感好。PP-101型和
PP-102型两种专用料的性能见表4[7]。
2.2 作为农膜保温剂使用
含硅矿物，如云母、高岭土和滑石对红外线
(7～25μm波长)具有阻隔屏蔽作用。在农用大棚膜中
加入适量的这种矿物粉末可以提高塑料薄膜对红外
线的阻隔性，从而减少棚内热量在夜间以红外线辐
表4 全自动滚筒洗衣机用改性聚丙烯专用料性能
性 能 PP-101型 PP-102型
密度(g/cm3) 1.27 1.32
熔体流动速率(g/10min)5 4.2
拉伸强度(MPa) 39 40
弯曲强度(MPa) 45.6 47.2
缺口冲击强度(kJ/m2) 23.7 -
洛氏硬度(HRc) 63 72
耐高温畸型 合格 合格
耐洗涤剂性 合格 合格
射形式向棚外散失，提高大棚的保温性。
5 2005年第4期 中国非金属矿工业导刊 总第48期
轻工业塑料加工应用研究所在上世纪90年代初
的研究成果表明[3]：
(1) 云母粉、高岭土、滑石粉和轻质碳酸钙在填
充量相同时(细度相近且均经过表面处理)，对聚乙烯
薄膜力学性能的影响接近，其中高岭土和云母粉填
充的薄膜力学性能更好一些。
(2) 含硅填料填充的LDPE薄膜对7～25μm红外
线的阻隔作用明显优于不含Si的无机填料——轻质
碳酸钙，而云母粉、高岭土和滑石粉的红外线阻隔
性相似。
(3) 三种含Si的填料中，云母粉填充的LDPE薄膜
的透光率最高，而且接近纯LDPE塑料薄膜的透光
率，高岭土和滑石粉次之，但都高于碳酸钙填充的
薄膜，见表5。
2.3 作为防粘剂使用
PE、PP、PVC等塑料薄膜都有粘连在一起的倾
向。在吹膜原料中加入防粘剂可以减小膜层间的粘
连力，这对卷曲操作和打开购物袋等都非常重要。
具有防粘连效果的有合成硅胶、天然二氧化
硅、沸石、碳酸钙和滑石粉等。滑石的硬度低，手
感好，折射率与PP、PE相近，便宜易得常被首选作
防粘剂使用[8]。
还有称之为爽滑剂的脂肪族酰胺类物质可以用
来减轻PE、PP薄膜之间或塑料膜与其他接触表面之
间的摩擦力。
防粘剂不会从薄膜内部向表面迁移，爽滑剂的
分子则会向薄膜表面迁移，但二者共同使用时相互
并不影响。
2.4 作为成核剂使用
结晶性聚合物如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对
苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)等，在加工熔
融后的冷却定型过程中，一部分大分子将排列有
序，称之为结晶。这几种聚合物的结晶温度和结晶
度如表6如示[8]。
表5 不同填料填充的LDPE薄膜的透光率(%)
纯LDPE 填充LDPE
云母粉 高岭土 滑石粉 轻质碳酸钙
93.8 93.3 89.0 85.2 82.2
注：填料占20%，薄膜厚0.05mm。
需要指出的是透光率是指透过试样的光通量和
射到试样上的光通量之比，由于填料的存在，光线
在透过塑料薄膜时会因发生更多的折射和反射而改
变光线集中的程度，一部分光线将会偏离纯LDPE薄
膜时的折射角度，形成散射光，而且薄膜越厚，这
种散射现象越明显。因此衡量薄膜的透明性时，要
在同一厚度情况下进行比较。
雾度是指透过试样而偏离入射光方向的散射光
通量与透射光通量之比，对于GB2410所规定的测试
仪器和方法来说是把偏离入射光方向2.5度以上的散
射光通量用于计算雾度。雾度值高，仅表明光线透
过薄膜后发生散射的情况更为严重，不等于光线未
曾透过薄膜，但从外观上看似乎不像玻璃那样透
亮。实际上只要光通量值高，是以直射光透过薄膜
还是发生散射并不重要，反之在光照非常强时，散
射现象可以使光照更为均匀，对农作物避免局部灼
伤并普遍得到光照更有好处。
由于滑石粉价格便宜和便于操作，其透光性和
红外光阻隔性虽然不如云母粉和高岭土，但仍能在
保持较好的透光性同时提高其保温性，故在农用塑
料棚膜中已得到广泛应用。目前农膜生产厂根据膜
的品种(耐老化膜、双防膜、多功能膜等)不同，使用
超细滑石粉的量为1%～6%。
表6 几种聚合物的熔点和结晶度
聚合物 HDPE均聚PP PET PA66PA6
熔点(℃) 141 172 275 272 223
结晶度 0.80 0.63 0.50 0.700.50
并不是所有的大分子都能排列成序，结晶度大
小和晶相尺寸决定着聚合物的性能。例如在下吹法
生产聚丙烯薄膜时，用水直接冷却薄膜，使其大分
子来不及结晶就被“冻结”，所得到的薄膜是非结
晶态的，是完全透明的，而上吹法生产的聚丙烯薄
膜，是在空气中逐渐冷却定型，大分子来得及结
晶，薄膜就是半透明的。
结晶不仅需要一定的温度和冷却速率，还需要
先生成晶核，接着才是晶体的生长。可以起到成核
作用的物质很多，如残留在聚合物熔体中的杂质、
有机化合物(苯甲酸等)、无机化合物(滑石粉或颜料
等)、外来聚合物晶体等。
成核剂的作用有二：一是总结晶速率增大，可
确保熔融聚合物在冷却过程中更迅速地固化，从而
缩短注塑成型循环周期，提高工效；二是平均球晶
尺寸下降，拉伸强度、热变形温度和硬度在成核剂
作用下都得以增强，透明度增加、浊度下降。
滑石粉作为PE或PP的成核剂使用，首先要求颗
6粒要小，粒径越小其颗粒数越多，意味着结晶中心
越多。同时生长的晶体数目越多，晶体本身的尺寸
越小，整个材料的性能就越好。同时也要求在熔融
状态下滑石粉的分散越彻底，团聚现象越轻微越好。
中南大学资源生物学院杨华明等人的研究成果
指出[9]，滑石粉可明显提高PP的结晶速率和结晶度，
滑石粉在PP结晶过程中起到了异相成核作用，即可
降低PP结晶对温度的依赖性，降低了结晶过程中聚
丙烯分子链段排列所需的能量。
2.5 作为可环境消纳塑料添加剂使用
塑料包装材料使用后的处置问题越来越受到全
社会的关注，一些人希望用禁止生产、销售、使用
或限制的手段回到竹篮、布袋时代，一些人希望通
过“降解”使废弃的塑料安全返回自然，遗憾的是
在强大的社会进步的洪流中，在残酷的市场经济竞
争中，这两条道路都步履艰难，没取得实质性的结
果，废弃塑料仍然铺天盖地，塑料产业的发展与环
境保护之间的矛盾仍然在延续之中。
“堵”不如“疏”，我们认为加强回收，作为
再生资源充分利用废弃塑料是当务之急，对于那些
回收代价大的一次性包装物，应采取措施尽量安全
地返回自然。用无机粉体材料改性塑料就是既科
学、又经济的一条可行之路。
福建师范大学陈庆华等人多年来潜心研究无机
粉体材料在可环境消纳塑料中的作用，认为对不具
有回收利用价值的、或回收成本过大不符合投入产
出经济规则的塑料制品，特别是塑料袋一类的一次
性使用制品应制成“可环境消纳塑料”。
“可环境消纳性”是指能综合利用环境条件、
能适应垃圾处理方式，既可在所处环境中降解、又
可堆肥处理或有利焚烧且危害较小的塑料，也可以
说是指在使用后被丢弃到自然环境中，对人、生物
的生态环境无害或危害较小的一类塑料[10]。
碳酸钙是使聚乙烯塑料具有可环境消纳性的主
要添加剂，早在上个世纪90年代日本就已大量使用
含重钙30%的聚乙烯塑料制作垃圾袋，因为大量碳
酸钙的存在有利于固体垃圾的焚烧处理，聚乙烯塑
料的存在提高了焚烧物的热值，而碳酸钙的存在有
利于聚乙烯的缓慢而又充分的燃烧，有利于保护焚
烧设备，又可中和焚烧产生的酸性物质，遏制二恶
英等毒气的生成[11]。
研究结果表明滑石粉同样可以用于可环境消纳
性聚乙烯塑料。表7列出几种PE薄膜的力学性能。
表7 几种PE薄膜的力学性能
性 能 含30%滑石粉 含30%CaCO3 纯PE膜 GB/T4456
拉伸强度(纵/横)(MPa)28.0/16.720.5/21.530.5/32.710/10
断裂伸长率(纵/横)(%)355/382322/430765/850130/130
热合强度(N/15mm)5.5 5.5 5.0 -
研究结果还表明加有CaCO3或滑石粉的PE光降
解膜(其中稀土复合光敏剂0.8%、生物活性剂1%)比
不加填料的光降解膜具有更快的光降解速度。在填
埋过程中，加有填料的PE膜更易粉化，增大与空气
和水份接触的面积，有利于微生物的生长，而且整
个回归自然的过程不会给环境生态带来危险和危害。
同时如能在聚乙烯薄膜中加入20%～30%的滑石
粉或碳酸钙，将意味着节约大量石油制成的合成树
脂，全国300万t/a包装薄膜将因此而减少使用60万t
以上的石油合成树脂。
3 应用展望
(1) 大力宣传滑石粉填充塑料的可环境消纳性，
通过制造舆论和无可争辩的事实让消费者和社会监
管者承认和接受这一观点，为滑石粉在新的领域应
用打开局面。
(2) 充分利用滑石粉有别于其他填料的特点，树
立起滑石粉改性塑料不可动摇的地位。滑石粉价格
低、摩损轻微、填充塑料薄膜透光性好，对红外线
有阻隔作用，可起到成核剂的作用等都应当反复宣
传，深入人心。
(3) 滑石与其他矿物伴生使得滑石粉的成分因产
地不同而千差万别。有一些共生矿物与滑石一起粉
碎并不会对塑料的性能造成太大影响，对此应加以
研究落实以利于滑石资源的充分利用。有一些共生
矿物可能带来影响，如有些塑料企业反映当地的滑
石粉在塑料中使用明显变色，就有可能是共生矿物
的问题，也应加以研究确定，不能因此认为滑石粉
不能用于塑料加工。
(4) 滑石粉的粗细对填充塑料的性能是有明显影
响的，随着粒径尺寸降低，填充塑料的拉伸强度和
模量都有显著提高[12]，但滑石粉过细，会使表面处
理的任务加重，如果表面处理不好，反而会造成性
能不佳，还会影响加工流动性。因此滑石粉的细度
要适宜，以能满足材料性能和加工性能要求为前
提，并非越细越好。
(5) 经验表明，滑石粉的表面有机化处理要比碳
刘英俊：滑石粉在塑料中的改性作用及应用展望
7 2005年第4期 中国非金属矿工业导刊 总第48期
酸钙困难得多，通常的偶联剂处理方法不能使所有滑
石粉颗粒的表面都得到有效的处理，进而会影响到滑
石粉与基体塑料的亲合状态。低分子聚乙烯的包覆要
比偶联剂的效果好得多，也可以使用马来酸酐接枝聚
丙烯(PP-g-MAH)，可有效地改善两相界面亲合状
态，从而对提高填充材料的力学性能有利[15]。科研人
员通过选择表面处理剂和改进处理工艺和设备，确
保了超微细碳酸钙颗粒极高的表面活化率，甚至提
出全新的原位化学组合处理的理论和方法，这对作
好滑石粉的表面处理大有借鉴意义。这方面的进展
和突破也将对滑石粉的改性效果带来重大影响。
随着滑石粉的特性被人们更深刻的认识以及滑
石粉加工应用技术不断的进步，滑石粉在塑料中的
应用领域将不断扩大，应用的数量也将迅速提高。
滑石行业和塑料加工行业要进一步加强合作和交
流，通过我们的辛勤努力，共铸行业辉煌。
[参考资料]
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[编辑 邸素梅]
浙江丰利通过国家重点高新技术企业复评
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信 息
日前，科技部公布了2005年度国家火炬计划重点高新技
术企业认定和资格复查结果。我国粉体行业首家被认定为国
家火炬计划重点高新技术企业的浙江丰利粉碎设备有限公司
顺利通过复查。国家科技部火炬高技术产业开发中心为该公
司颁发了重点高新技术企业证书。此证书是对国家火炬计划
等科技项目做出贡献的企业的一种认证，每两年进行一次复
评以确认资格。
外借“脑袋”，内设“舞台”，为实施火炬计划项目提
供智力支撑。浙江丰利积极与清华大学、浙江大学等多所院
校“联姻”，形成产学研一体化的有机链条，确保开发的新
产品科技含量高。同时，以抢先一拍的开发速度取得“先
手”优势，从而抢得最佳销售时机，“新品之花”成活率达
到95%。企业经济效益逐年提高，新产品销售额占全公司产
品销售额的85%以上。另外，浙江丰利在国内率先组建了
“丰利粉碎设备省级高新技术研究开发中心”，加强科研投
入，每年投入销售收入的5%以上作为科研经费，已累计投入
1 000余万元，进行科技攻关和技改，用于新产品的开发、人
才的引进和培训、改善科技人才的工作和生活条件。企业的
科技研发和创新能力得到明显提升，去年被浙江省科技厅认
定为全省重点高新技术研发中心。
站在“洋人”肩膀上，对火炬计划项目进一步创新。浙
江丰利运用已引进的国际顶尖粉体技术——德国HOBER技术
对已列入国家火炬计划项目的CWJ超微粉碎机进一步创新，
优化产品结构。采用德国HOBER公司专用的新型脉冲除尘器
一个部件后，产品特别适用于温升敏感及纤维类、矿物类、
骨质类的超微粉碎，比成套德国粉碎设备提高了100目；技
术处于国内领先地位，其性能达到国外同类型产品水平，且
价格只有进口价的十分之一，产品已出口泰国、马来西亚等
东南亚国家，深受用户欢迎。
开发高新技术产品，使火炬计划项目打上时代烙印。绿
色环保产业如今已成为市场新宠。浙江丰利在国内外率先推
出在常温下将整条废旧轮胎粉碎并分级到40～200目的精细胶
粉成套生产线，让“黑色污染”变成了“绿色财富”。此项
目已列入2004年度国家火炬计划项目和国家双高一优项目。
为了使废弃线路板等“电子废弃物”变成“再生资
源”，去年浙江丰利自主开发成功了FXS废旧线路板回收处理
技术成套设备，并于当年12月通过了浙江省科技厅组织的省
级新产品鉴定。该机械处理工艺属国内首创，拥有4项自主知
识产权，其技术处于国内领先水平，从而开创了工业化批量
回收处理废旧线路板的先例，标志着我国废旧线路板回收处
理技术进入国际发达国家的先进行列。目前，该项目又已申
报国家火炬计划列项之中。 (吴宏富供稿)