全 文 ：17
矿物添加剂的含量(%)
图2 矿物添加剂对材料弯曲模量的影响
0 10 20 30 40 50
4000
3000
2000
1000
0
3
1
2
1 CaCO3
2 云母粉
3 滑石
2006年第2期 中国非金属矿工业导刊 总第53期
收稿日期：2005-08-15
作者简介：赵文聘，男，50岁，教授级高级工程师。
[开发利用]
滑石粉在塑料改性中的作用与效果
赵文聘，黄 平，黄海清，徐长旭
(鞍山市隆兴工程塑料有限公司，辽宁 鞍山 114041)
摘要：本文介绍了滑石粉在塑料改性中的应用，如滑石粉的性质；滑石粉加入塑料中对塑料性能的影响；滑石粉在不同
塑料品种中的应用特点；滑石粉的使用方法；影响滑石粉使用性能的几点注意事项，以及本公司应用滑石粉的一些产品。
关键词：滑石粉；塑料改性
中图分类号：P578.958;TQ327.9 文献标识码：A 文章编号：1007-9386(2006)02-0017-02
1 滑石粉的性质
在塑料中使用意义较大的是一种可生产出薄片
结构的、白色的细粉碎产品，由于滑石粉这种特殊
的薄片状结构，在塑料中是一种有效的增强材料，
无论常温和高温下，都可赋予塑料较高的刚性和抗
蠕变性，而且白色的薄片结构的细滑石粉，还具有
较好的固体光泽。
矿物滑石是一种水合硅酸镁，理论上的化学式
为3MgO·4SiO2·H2O。随产地不同，其组成亦有所
不同，在塑料改性中所使用的滑石粉，其粒径根据
用途和塑料品种的不同可从300目到3 000目不等。
2 滑石粉对塑料性能的影响
滑石粉的加入可改变塑料的多种性能，如成型
收缩率、表面硬度、弯曲模量、拉伸强度、冲击强
度、热变型温度、成型工艺及产品尺寸稳定性等。
(1) 塑料中加入滑石粉可有效的改善塑料制品的
成型收缩率，从而改善制品的表面性能，图1为滑石
粉的加入对聚丙稀塑料成型收缩率的影响。从图中
可以看出，随着滑石粉含量的增加，聚丙烯塑料成
型收缩率逐步减小，滑石粉的加入使之粘度增大，
蠕变性下降，因此降低了PP的结晶度；滑石粉本身
无收缩性，从而降低了整体材料成型收缩率；微细
的滑石粉还可作为PP的成核剂，起到改变PP结构的
作用，防止PP大球晶的形成，也降低了PP的结晶
度。
(2) 表面硬度和表面抗划痕性，也是某些塑料制
品的使用要求。在聚乙烯和聚丙烯塑料中加入滑石
粉可有效的改善制品的表面硬度和表面抗划痕性。
(3) 弯曲模量，也就是我们常说的产品的刚性，
是塑料制品在使用时一个很重要的指标，特别是对
工程塑料制品而言更为重要。白色的薄片结构的滑
石粉填加到任何一种塑料中都可以显著的提高其弯
曲模量，而且可以成倍的提高。对于一般矿物填充
来说，这是滑石粉最显著的一个特点。在这一点上
碳酸钙就不如滑石粉。图2为滑石粉的加入对聚丙烯
塑料弯曲模量的影响。从图中可以看出，随着滑石
粉含量的增加，聚丙烯塑料的弯曲模量成倍的提
高。
滑石粉含量(%)
图1 滑石粉含量对PP成型收缩率的影响
10 20 30 40
2.0
1.5
1.0
0.5
成
型
收
缩
率
(
%
)
弯
曲
模
量
(
M
P
a
)
18
滑石粉含量(%)
图3 滑石粉含量对聚丙烯拉伸强度的影响
拉
伸
强
度
(
M
P
a
)
0 10 20 30 40 50 60 70
35
30
25
20
15
10
5
0
矿物添加剂的含量(%)
图4 矿物添加剂对材料冲击强度的影响
冲
击
强
度
(
J
/
m
)
10 20 30 40 50
200
100
0
3
1
2
1 CaCO3
2 云母粉
3 滑石
(4) 滑石粉对塑料材料的拉伸强度的提高比较有
限，滑石粉含量在一定范围内可提高拉伸强度，滑
石粉含量继续增加，拉伸强度反而会下降。而对有
些塑料，滑石粉的加入，不仅不提高拉伸强度，反
而会下降。图3为聚丙烯中加入1 500目活化处理的滑
石粉后，材料拉伸强度的变化。从图中可以看出，
滑石粉含量在2 0 %以内材料的拉伸强度有少量增
加，当滑石粉含量在20%以上时，随含量增加，材
料的拉伸强度逐步下降，主要是滑石粉进一步的增
加，减弱了聚丙烯的分子间引力所致。
(5) 滑石粉对塑料材料冲击强度的影响，类似于
滑石粉对塑料材料拉伸强度的影响。图4为几种矿物
添加剂对聚丙烯材料韧性的影响。从图中可以看出
各种矿物添加剂在含量小于10份时，均对冲击韧性
有提高作用，大于10份时冲击性能开始下降，滑石
粉的性能优于CaCO3和云母粉。
实验中还发现各种矿物添加剂的细度对冲击韧
性影响很大，在含量不变时细度越大，材料的韧性
越好。
(6) 滑石粉对塑料材料热变形温度的影响较为明
显，可以有效的提高各种塑料的热变形温度，从而
增加塑料的耐热性。图5为聚丙烯中加入800目活化
处理滑石粉后，其材料热变形温度的变化。
赵文聘等：滑石粉在塑料改性中的作用与效果
(7) 滑石粉对塑料材料成型工艺的影响，主要在
于滑石粉可有效的改善塑料材料的流动性和成型收
缩率，从而改善制品成型的稳定性，提高产品质
量，特别是对于一些熔体强度低的塑料，加入滑石
粉可有效的提高熔体强度，这一点在挤出成型时十
分有效，如聚丙烯和尼龙在挤出成型时就是如此。
此外，塑料材料中加入滑石粉使成型收缩率得到改
善，从而大大的提高了塑料制品的表面平整度和产
品的尺寸稳定性。
3 滑石粉在塑料中的应用特点
(1) 经济性
众所周知滑石粉的价格是塑料的10%～20%，特
别是塑料原料价格不断攀升的今天，滑石粉的加入
可有效的降低材料的成本，提高企业经济效益，当
然，滑石粉的加入并不是在任何时候都可以降低成
本，在有些场合下，由于加入量的限制和高的产品
质量要求，产品成本是增加的。
(2) 综合性能的提高
由于滑石粉的加入可改变塑料的多种性能，使
很多有效的性能得到提高，对于工程塑料而言，在
很多场合不加入滑石粉是不行的，如要求耐热的，
要求刚性的，要求硬度的，要求表面平整的，要求
成型方便的，要求重量的等等。
(3) 在不同的塑料材料中，滑石粉的应用特点也
是不一样的。ABS和尼龙中加入滑石粉除了经济效
益外，性能上主要是耐热性和成型收缩率。聚乙烯
中加入滑石粉主要是刚性、耐热性、成型收缩率和
降低成本。聚丙烯中加入滑石粉用途最广泛，起的
作用最大，如整体强度的提高，耐热性的提高，成
型收缩率的降低，刚性的增加，成本的降低。此
滑石粉含量(%)
图5 滑石粉对聚丙烯塑料热变形温度的影响
热
变
型
温
度
(℃
)
0 5 10152025303540
200
150
100
50
0
(下转第28页)
28
成了有机膨润土，XRD、红外以及热重分析均说明
有机插层试剂进入了膨润土的片层间，使得膨润土
的层间距从1.43nm增大到2.11nm。由于表面活性剂
置换了部分膨润土层间水并堵塞了水的吸附中心，
因而使改性后膨润土的表面性质得到很大的改善，
沉降实验表明有机土在苯乙烯中表现出良好的分散
性，热失重实验表明该有机土最大失重率可达
17%。此实验结果也说明利用天然原土(未钠化)制备
高性能的有机土是完全可行的，这为进一步开发西
部资源提供了实验室依据。
[参考文献]
[1] E.P. Giannelis, R. Krishnamoorti, E. Manias. Polymer-silicate
nanocomposites: model systems for confined polymers and poly-
mer brushes[J]. Advances in Polymer Science,1998,138:114.
[2]焦宁宁,王建明.聚合物纳米复合材料研究进展(I)[J].石化技
术与应用,2001,19(1):57-61.
[3] Giannelis E P,Krishnamoorti R,Manias E.Polymer-silica
nanocomposites:modeled systems for confined polymer and poly-
mer brushs[J].Advances in Polymer Science,1999,138:107-147.
[4] Peter C,Le Baron,Zhen Wang. Polymer-layered silicate
nanocomposites[J]. Applied Clay Science, 1999,(15):11-29.
[5] Kathleen A.Carrado.Synthetic organo-and polymer-clays:
preparation,characterization,and materials applications[J]. Ap-
外，高目数的滑石粉，在聚丙烯中可起到成核剂的
作用，可有效的提高聚丙烯的综合性能。
4 滑石粉的使用方法
(1) 粉体直接加入法
把滑石粉直接和塑料原料混合经双螺杆挤出机
挤出造粒成为改性塑料原料，这是塑料改性中常用
的方法，也是最经济的方法。
(2) 无载体母粒法
将滑石粉通过特殊的工艺制成一种无载体的松
散的颗粒，然后再把这种颗粒和塑料原料混合，经
双螺杆挤出机造粒成改性塑料原料。采用这种方法
有两个优点，一个是减少生产过程中的粉尘污染，
提高改性工作环境；二是改善混料过程中的颗粒和
粉料之间的分层现象，提高混合过程物料的均匀
性，从而提高产品的质量。
(3) 填充母粒法
将滑石粉和塑料载体混合，通过挤出机造粒而
成高含量的母粒，这种母粒可和塑料原料直接混
合，经挤出和注射完成成品加工。此法使用方便，
plied Clay Science,2000,17:1-23.
[6] Fournaris K G,Karakassides M A,Petridis D. Clay-polyvinylpyridine
nanocomposites[J]. Chem Mater,1999,(11):2372-2381.
[7] Xinyu Huang,Stewart Lewis,William J Brittain. Synthesis of poly-
carbonate-layered silicate nanocomposites via cyclic oligomers
[J].Macromolecules,2000,33:2000-2004.
[8] Kinrade SD, Nin JWD, Schach AS, Sloan TA, Wilson KL, Knight
CTG.Stable five-and six-coordinated silicate anions in aqueous
solution[J]. Science,1999,285:1542.
[9] Beyer,F.L.; Beck Tan,N.C.; Dasgupta,A.; Galvin,M.E.Polymer-
layered silicate nanocomposites from model surfactants[J].Chem.
Mater.,2002,14(7):2983.
[10]刘兴奋,叶巧明.复合插层有机膨润土的制备及脱色性能研
究[J].中国非金属矿工业导刊,2004,40(3):11-14.
[11]陈海群,李英勇,朱俊武,等.十二烷基磺酸钠改性蒙脱土
的制备与表征[J].无机化学学报,2004,20(3):251-255.
[12] S.Sinha Ray,M.Okamoto.Polymer/layered silicate nanocomposites:
a review from preparation to processing[J].Prog.Polym.Sci.,
2003,28:1539-1641.
[13] Xu S,Boyd S A.Cationic surfactant adsorption by swelling and
nonswelling layer silicates[J].Langmuir,1995,11(7):2508-2514.
[14]陈德芳,王重,李运康.有机膨润土的性能与结构关系的研
究[J].西安交通大学学报,2000,34(8):92-95.
[15]吴泽.插层复合用有机膨润土的研究[J].哈尔滨师范大学自
然科学学报,2004,20(3):45-47. [编辑 杨越]
但分散性不好，一些质量要求高的制品此法不行。
5 滑石粉使用的几点注意事项
(1) 滑石粉必需进行表面活化处理，对滑石粉表
面进行活化处理，主要是改善滑石粉和塑料原料之
间的相溶性，增加改性效果，应用于不同的塑料应
选择不同的表面处理剂。
(2) 滑石粉在塑料原料中的分散性，在相同配方
的条件下，滑石粉在塑料原料中的分散性对改性料
最终理化性能影响很大，在生产过程中应严格控
制，影响滑石粉在塑料原料中的分散性的主要因素
有配方、温度、产量、工艺过程等。此外，当滑石
粉加入量大时，可采用分步加入的办法，以达到好
的分散效果。
(3) 对于不同的塑料，不同的要求应选择不同规
格的滑石粉，才能达到理想的效果。这一点是很有
讲究的，选择不好可能事与愿违。因为不同的塑
料，不同的制品，不同的使用条件对原料有不同的
要求，所以必须进行不同的选择，才能达到理想的
效果。 [编辑 杨越]
q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q
王毅等：十六烷基氯化吡啶改性膨润土的制备及表征
(上接第18页)