改性超细滑石粉在塑料中的应用
广西煤炭科学研究所 兰黄鲜
滑石粉是天然滑石粉碎精选而得，主要成分是水和硅酸镁，为无色透明或白色粉末，通常因含少量的杂质而呈
现浅绿、浅黄、浅棕甚至浅红色，解理面上呈珍珠光泽。因具有润滑、抗黏、助流、耐火、抗酸、绝缘、熔点高、
化学性不活泼、遮盖力良好、柔软、光泽好、吸附力强等优良的物理、化学特性，而作为功能原料和填料广泛应用
于化妆品、医药、涂料、造纸、塑料、橡胶、电缆、陶瓷、建材等领域，用量仅次于碳酸钙。
超细滑石粉是指粒径在微米级(1～30μm)、亚微米级(0.1～1μm)和纳米级(1～100 nm)范围内的粒子。由于超
细粉体，尤其是纳米级粉体的粒径小、表面能高、易发生团聚而形成二次粒子，无法表现出表面积效应、体积效应
及量子尺寸效应等，从而很难实现纳米尺度范围内不同相颗粒之间的均匀分散及与基体的相容性，进而影响复合材
料性能的提高。因此，对纳米滑石粉进行表面改性，得到的改性超细滑石粉不仅具有良好的分散性，且微粒表面活
性也得到大幅提高，使得微粒表面产生新的物理、化学、力学性能及新功能，同时也改善了粉体粒子与其他物质之
间的相容性。改性超细滑石粉具有粒径小、比表面积大的特性，与塑料复合会产生很强的界面相互作用，使其热稳
定性、尺寸稳定性与塑料的韧性、加工性等有机结合，得到综合性能优良的复合材料。在提高塑料性能和功能化方
面，改性超细滑石粉优势显著。
一、 在通用塑料中的应用
1．在PP中的应用
聚丙烯（PP）的低温脆性、耐低温冲击强度低、刚性差、成型收缩率大、易老化等缺点抑制了其应用领域的拓
展。应用改性滑石粉填充可以提高复合PP塑料的热变形温度、增加制品尺寸稳定性、降低成型收缩率、提高刚性；
超细滑石粉母料作为PP的补强填充剂加入，不但可以显著提高制品的刚性、表面硬度、耐蠕变性、电绝缘性，还能
改善PP的耐冲击能力、赋予体系优良的表面性能。此外，滑石粉还具有熔体流动促进剂、阻燃剂协同剂以及成核剂
的作用，可以提高PP的结晶性、细化晶粒，从而提高其各项机械性能。
中南大学杨华明等用湿法加工制得了超细滑石粉，通过表面改性用于填充PP塑料制作汽车零部件，可明显改善
材料的刚性和耐热性能，并达到国内外汽车用PP材料的质量标准。武汉理工大学罗杨云等研究了不同填料及偶联剂
用量对PP滑石粉复合体系力学性能的影响，结果表明随着滑石粉的加入，经偶联剂处理的体系拉伸强度和冲击强度
先升后降，当滑石粉填充量在20%、偶联剂为1%时，体系性能最佳，经偶联剂处理的复合材料断裂趋于韧性断裂。
滑石粉经偶联剂处理后，PP/滑石粉复合材料的力学性能增强，材料的拉伸强度随偶联剂含量的增加先升后降，在偶
联剂含量为1%时达到峰值60MPa。合肥工业大学王少会等研究了YB超分散剂改性滑石粉填充PP复合材料的流变行
为及力学性能，结果表明复合材料的熔体质量流动速率(MFR)明显提高，且随着超分散剂用量的增加而增大，体系表
观黏度对温度的敏感性则随着滑石粉用量的增加而减小。滑石粉用量及超分散剂用量的增加对复合材料的拉伸强度、
弯曲强度以及弯曲模量均有一定的改善和提高，而对其冲击强度的影响则是先升后降。Alonso M等研究发现，由于
滑石粉的机械特性和平面结构对PP的晶形排列产生较大影响，增加微量滑石粉便会改变PP的晶形状态，而PP晶形
改变是引起其宏观性能变化的主要影响因素。
2．在PE中的应用
改性超细滑石粉填充聚乙烯（PE）制得的材料可作为工程塑料，具有良好的耐化学腐蚀性和流动性，性能可与
ABS、尼龙、聚碳酸酯媲美。
青岛科技大学周媛等以乙烯-辛烯共聚物(EOC)和偶联剂改性的滑石粉(Talc)共混改性中密度聚乙烯(MDPE)制备
复合材料，研究了Talc的表面处理工艺、粒径和添加量，以及EOC用量对复合材料力学性能的影响，结果表明硅烷
偶联剂对Talc的湿法表面处理较好，3000目滑石粉含量为5%、EOC加入量为2%时，复合材料的综合性能较好。合
肥工业大学史铁钧等研究了纯滑石粉和插层、偶联等方法改性处理的滑石粉填充PP/高密度聚乙烯(PP/HDPE)复合体
系的流变性能，探讨了滑石粉含量及体系温度、切变速率等因素对复合体系粘度的影响，结果表明复合体系表观粘
度随纯滑石粉和插层处理的有机滑石粉含量的升高而有不同程度的增加，随着温度升高、切变速率升高而下降。
3．在PVC中的应用
聚氯乙烯（PVC）具有阻燃、耐化学药品性高、机械强度及电绝缘性良好等优点，但其耐热性差、软化点低，采
用改性超细滑石粉填充PVC材料制成的塑料制品在冲击强度、耐热性、热变形温度及机械加工性能等方面均有显著
改善。
辽宁大学庄力等采用滑石粉独特粒子结构的填充改性方式代替传统碳酸钙作填充剂生产CPVC，并用于制备高压
电线电缆用护套管，不仅降低了生产成本和能源消耗，而且在高温时护套管显示了良好的抗蠕变性能。四川大学邓
志伟等使用钛酸酯偶联剂对不同粒径的滑石粉改性，并通过熔融共混方法制备PVC/滑石粉复合材料，结果表明随着
滑石粉含量的增加，复合体系的冲击强度基本不变；800目及1250目滑石粉则使复合体系拉伸强度降低明显减少，
同时体系的冲击强度明显增加。
4．在PS中的应用
通用级聚苯乙烯（PS）是无定形聚合物，硬而脆，但具有良好的电性能、耐老化性能和尺寸稳定性，缺点是脆
性高，对环境应力开裂敏感。添加超细滑石粉母料能够提高其冲击韧性，调节流变性，扰曲模量显著提高，抗张强
度和屈服强度也有所改善。中山大学赵翔等用熔融挤出方法制备了滑石粉(Talc)填充间规PS(Talc/sPS)和苯乙烯
(St)/丙烯酸(AA)或St/马来酸酐(MA)双单体接枝改性Talc的Talc/sPS复合材料，并研究了Talc/sPS和改性
Talc/sPS复合材料的结晶与熔融行为、晶型，结果表明Talc对sPS结晶存在异相成核作用，可提高sPS熔体结晶
温度。
二、 在工程塑料中的应用
随着下游应用领域要求的不断提升，工程塑料不仅需要具有良好的刚性和抗冲击强度，同时优异的综合性能和
低廉的价格也是影响其应用领域拓展的主要因素，而填充改性则是制备新型工程塑料的最好办法，其中滑石粉是必
不可少的功能性填料。
吉林大学张培萍等将改性后的滑石粉以不同比例分别与尼龙66和轮胎橡胶混炼、成型，结果显示活性滑石粉填
充尼龙66后，材料的拉伸强度和弯曲强度明显提高，冲击强度基本未变；而活性滑石粉代替半补强炭黑充填橡胶后，
材料的各项性能均有所提高。可见，在保证尼龙66冲击强度不降的条件下，可充填40%以下的活性滑石粉从而提高
其拉伸强度和弯曲强度，并降低成本；在轮胎橡胶中可用活性滑石粉部分取代半补强炭黑，不仅提高橡胶的各项性
能并降低成本。陈亚东等研究了改性超细滑石粉对聚氨酯(PUR)弹性体性能的影响，结果表明当采用质量分数为
1.0%～1.2%的硅烷偶联剂(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)处理超细滑石粉，可获得分散性良好、活性指数较高的改性超细
滑石粉，在PUR基体中添加约15%的改性超细滑石粉，弹性体显示较好的综合力学性能，良好的耐油性、耐水性及
加工收缩性和尺寸稳定性。
超细滑石粉不仅具有特殊的薄片状结构，还具有较好的固体光泽，是一种有效的增强材料，无论常温和高温下，
均可赋予塑料较高的刚性和抗蠕变性。当前塑料原料价格不断攀升，滑石粉价格只是塑料的10%～20%，滑石粉的加
入在保证增强质量的前提下可有效降低生产成本；在将通用塑料工程化、工程塑料高性能化和功能化方面，超细滑
石粉也显示出越来越广阔的发展前景。