無機填料的種類與其選擇

填料是用以改善復合材料性能，并能降低成本的固體添加劑，它與增強材料不同，填料呈顆粒狀，因而呈現纖維狀的增強材料不作為填料使用。填料的加入能夠起到改善強度、降低線膨脹系數、提高導電系數、改善耐候性、提高表面光澤、改善聲學性能、增加黏度、降低成本等作用。

填料的種類分為（1）無機填料和有機填料；（2）惰性填料和活性填料：（3）微球形（實心或空心）填料；（4）片狀、纖維狀、針狀填料；（5）玻璃粉與磨碎玻璃纖維填料；（6）復合型填料；這里主要介紹無機填料。無機填料主要以天然礦物為原料經過開采、加工制成的顆粒狀填料，少數填料是經過處理制成的。

無機填料的種類

碳酸鈣類

碳酸鈣主要有重質碳酸鈣和輕質碳酸鈣，是橡膠工業中用量僅次于陶土的礦物材料，其用量約占無機礦物填料總量的27%。重質碳酸鈣是由天然大理石、石灰石、白堊、方解石、白云石或牡蠣、貝殼等經粉碎、分選到一定細度制得。在橡膠中主要起填充增容的作用，無補強效能。輕質碳酸鈣，粒徑在0.5~6μm之間，化學沉淀法制得，有微弱的補強效果。輕質碳酸鈣按其粒徑大小分為普通輕鈣、超細碳酸鈣、納米鈣，超細碳酸鈣、納米鈣粒徑在0.01~0.1μm之間，有較好的補強效果。

云母粉

由天然云母礦石經干法、濕法研磨制得其化學成分為硅酸鉀鹽。用做橡膠填充增量劑。絹云母有補強效能，可替代部分半補強碳黑使用，還可用做隔離劑。由于它屬于單斜晶系，其結晶呈薄片，能提高橡膠的阻尼性能。它有良好的耐熱、耐酸性能和電絕緣性能，還有防護紫外線和放射性輻射的功能，可用于特種橡膠制品。

滑石粉

滑石粉由天然滑石經干法、濕法粉粉碎或高溫煅燒而得，是六方或菱形結晶顆粒，粒徑為1.3~149μm。其化學組成為水合硅酸鎂。用作橡膠填充劑、增容劑、隔離劑及表面處理劑。

蒙脫土

納米蒙脫土系蒙皂石粘土（包括鈣基、鈉基、鈉-鈣基、鎂基蒙粘土）經剝片分散、提純改性、超細分級、特殊有機復合而成，平均晶片厚度小于25納米，蒙脫石含量大于95%。具有良好的分散性能，可以廣泛應用高分子材料行業作為納米聚合物高分子材料的添加劑，提高抗沖擊、抗疲勞、尺寸穩定性及氣體阻隔性能等。從而起到增強聚合物綜合物理性能的作用，同時改善物料加工性能。

硅灰石粉

硅灰石粉是由天然硅灰石經選礦、粉碎制得，粒徑為3.5~75μm。其化學成分為偏硅酸鈣。用作橡膠填充劑和白色顏料。

氫氧化鋁

氫氧化鋁是用量最大和應用最廣的復合材料填料，在化學上惰性、無毒，在聚氨酯制品中添加氫氧化鋁可提高聚氨酯制品的力學性能，起到增強的作用。

空心玻璃微珠

空心玻璃微珠 (HGM) 是一種微米級新型輕質材料，其主要成分是硼硅酸鹽，一般粒度為 10～250 μm，壁厚為 1～2 μm，該產品具有質輕、強度高、導熱系數和熱收縮系數小等特點，經過特殊處理具有親油、憎水性能，非常容易分散于樹脂等有機材料中?？芍苯犹畛溆诮^大部分熱固性、熱塑性樹脂產品中，起到減輕產品質量、降低成本的效果，同時可消除產品內應力，確保尺寸穩定性，賦予材料隔音、隔熱、絕緣等性能 。

高嶺土

高嶺土含有結合水，在高溫下方可除去，但在空氣中極易吸附水，所以要特別注意水分影響。在PVC中加入10%煅燒高嶺土，可提高電絕緣性5~10倍。高嶺土同滑石粉、云母一樣對波長為7~25μm的紅外線有阻隔作用，可用于農用大棚膜保溫瓶劑。此外，還可作為PP的成核劑。

硫酸鋇

硫酸鋇的表面光澤高于其他填充材料。一為利用其密度高，制造高密度塑料制品；二為利用其可吸收X射線和Y射線；三為用之余吸音和導熱填充材料。

此外，氫氧化鎂、硅藻土、炭黑、二氧化硅等也用于各種制品中作填料。

無機填料的選擇

無機填料的選擇應該綜合考慮制品的性能、成型工藝和成本等幾方面的因素。主要可以從無機填料的吸油值、顆粒度大小和分布、填充量、相對密度、觸變性、填料價格等都會影響到填料的選擇。

吸油值

吸油值也稱樹脂吸附量，表示填充劑對樹脂吸收量的一種指數。在實際應用中，大多數填料用吸油值這個指標來大致預測填料對樹脂的需求量。顆粒相同的填料，帶空隙的比不帶空隙的填料顆粒吸油值要髙，所以油吸附量小的填料在樹脂中的用量就可增加。

吸油值對選擇填料具有一定的指導意義，它直接影響到模塑料的成本和加工性能。填料吸油值大，有可能會"吃掉"幾倍甚至幾十倍于自身價格的樹脂，這無形中提髙了物料的成本。吸油值上升，樹脂的黏度隨即上升，這會嚴重影響其對釬維的浸漬，甚至會改變模塑料的流變性能，使其成型工藝性能變差。所以，為提高填料在模塑料中的含量。所選擇的填料以較低的吸油值為好。

顆粒度大小和分布

顆粒是填料的基本單元。填料的顆粒度一般用其通過某號篩網所給定的百分數來分級。如99. 8%的顆粒通過127.95網孔數 (325目)的網篩，此填料的細度稱為325目。與網篩目相對應的也有用微米表示填料細度的，如果構成網篩金屬細絲間距離為44um，那么通網篩的填料也可稱為直徑為44um的填料。直徑比44um大的粒子不能在網篩中通過，但比44um小的粒子卻能通過網篩并混在一起，因此，實際上所使用的填料的粒徑大小是不等的。

對于填料顆粒度的要求有兩項：一是平均顆粒度；二是顆粒度分布?！闫骄w粒度以5um左右為好，最大顆粒度不宜超20um，顆粒表面應光滑。超過20um的顆粒會給制品性能造成不良影響。填料的顆粒大小與吸油值有一定的關系。顆粒較大、平均顆粒為8um填料的總表面就較小，吸油值亦較低，易被樹脂所浸潤，可以有很高的加入量，如碳酸鈣、二氧化硅和粗的滑石粉等。

填充量

填料是很便宜的原料，它可以大幅度降低模塑料及其制品的成本，因此人們常希望盡可能向模塑料中多加填料，使填料的填充率高些。但填料的不同類型、顆粒度及其分散性等都將影響樹脂混合料的流動性，因而影響到各種填料的加入。實際上，填充率與吸油值有著直接的關系，在黏度一定的條件下，值愈小，填充率就愈髙。當然，實際的填充率是有限度的，要達到最大的填充率是不可能的。

觸變性

觸變是一種種物理現象，即當物料受到振蕩時，其黏度顯著下降，而當振蕩停止時，物料又恢復到原來的黏度。觸變性敏感的物料，在模塑壓力的作用下會造成物料黏度過低，物料流失大，甚至使樹脂與增強材料分離。在填料含量髙時，應產生中等程度的觸變性。

特殊性能

有些填料的加入可以改善模塑料的物理性能。如水合氧化鋁可以賦予模塑料自熄性和抗漏電件；硫酸鋇可以改善模塑料的耐腐蝕性；滑石粉能提高模塑料的耐電弧性等。

填料的搭配

在使用過程中還可以將兩種或多種填料相混合，取長補短，以獲得比較理想的效果。這種搭配可以是不同品種填料的搭配，也可以是以不同品種、細度上的搭配或者不同吸油化值的搭配等。