中国粉体网讯 聚丙烯（PP）具有密度低、力学性能好、易加工成型、化学稳定性优良等特点，成为家电和机械制造零部件，建筑及农业管材、板材、膜材，汽车内/外饰以及众多制造业的主要材料之一；但PP具有成型收缩率较高、耐低温性及韧性较差等缺点，制约了其应用领域的拓展，通常需要添加功能性补强材料增强应用性能。
滑石粉作为无机粒子的典型代表，是具有片层状结构的材料，作为聚丙烯的填充改性剂已经获得了非常广泛的应用。
1、表面改性技术助力滑石粉填充聚丙烯材料
滑石粉表面能较高，在高添加量下容易发生粒子团聚现象，并由于其表面呈现亲水性，聚丙烯基体表面呈现亲油性，两者共混时界面不相容现象会妨碍聚丙烯对滑石粉颗粒的浸润和包覆；且滑石粉粒子与聚丙烯的热膨胀系数不一样，二者相差较大，当外界温度变化较大时，容易产生应力集中，从而诱发材料内部的疲劳破坏。因此，采用滑石粉协调成核剂填充改性聚丙烯时，需要对滑石粉进行表面改性以提高其与聚合物的相容性。
研究表明，采用偶联剂对滑石粉进行表面处理，是降低表面极性，促进其在聚丙烯当中有效分散，提高与聚丙烯的相容性的有效方法。可以通过降低颗粒彼此之间的相互作用来抑制团聚，提高分散性，也可以避免由于滑石粉的高粘度、高表面能而导致界面不相容，以及因此引起聚丙烯流动性的下降问题。
2、滑石粉改性聚丙烯研究进展
（1）增韧增强聚丙烯
孟鑫采用偶联剂对滑石粉进行表面改性，研究了γ―氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）和正辛基三乙氧基硅烷（OTES）对成核剂/滑石粉增强聚丙烯体系力学性能和耐热性能的影响。发现采用预处理的方式，通过1%的偶联剂OTES对滑石粉表面进行改性，可以提高其与0.2%的成核剂在聚丙烯当中协同增刚作用。此时复合聚丙烯体系的弯曲模量、弯曲强度、拉伸强度、冲击强度和热变形温度分别达到2450MPa、57.9MPa、39.6MPa、56.5J/m和121.5℃，较空白聚丙烯分别提高了70%、34%、10%、49%和36%。
谷博等测试了滑石粉的粒径以及复合材料的力学性能和加工性能，探讨了滑石粉粒径对复合材料力学和加工性能影响的机理。结果表明，相同条件下，滑石粉碎的越细，粒径越小，滑石粉/聚丙烯复合材料的刚性和韧性同时增强，收缩率减小，熔融指数减小。
雷祖碧等比较了新型微粉、滑石粉、碳酸钙三种无机填料对聚丙烯（PP）力学性能的影响。结果表明，随着填料填充量的增加，PP材料的弯曲强度均呈上升趋势，冲击强度均呈下降趋势；滑石粉添加量对PP材料的拉伸性能影响不大，15份、25份以及35份时拉伸强度保持在95%以上，碳酸钙和微粉对PP材料的拉伸性能影响情况大致趋同，当添加量超过35份时，PP材料的拉伸强度下降24%。
（2）低气味、低光泽、低VOC聚丙烯
刘小林采用熔融共混法制备聚丙烯（PP）/滑石粉共混物，考察了滑石粉、吸附剂和萃取剂对PP/滑石粉共混物力学性能、熔体流动速率、气味和挥发性有机物（VOC）挥发量的影响。实验结果表明，随着滑石粉、吸附剂和萃取剂含量的增加，PP/滑石粉共混物的气味和总挥发性有机物（TVOC）降低；而吸附剂和萃取剂含量对力学性能几乎没有影响，对熔体流动速率略有影响。在滑石粉质量分数为20%的PP/滑石粉共混物中，当吸附剂和萃取剂质量分数分别为0.5%，1.0%时，共混物的气味强度和舒适度可分别达到2.5级和0级，TVOC挥发量较挤出后的纯PP下降51%。
王伟其等研究了聚丙烯（PP）的结晶度、滑石粉目数及份数、聚烯烃弹性体（POE）的种类与份数对PP复合材料光泽度及力学性能的影响。结果表明：随着滑石粉添加份数的增加，材料的光泽度呈下降趋势，且拉伸强度增加，弯曲强度增加，冲击强度降低。
贺丽丽等研究表明，随着滑石粉含量的增加，聚丙烯（PP）材料光泽度降低，但是滑石粉目数对PP材料光泽度影响不大；滑石粉的含量对不同种类PP光泽度的降低顺序为均聚PP>高结晶PP>共聚PP。
（3）微孔发泡聚丙烯
微孔发泡木塑复合材料在微孔发泡过程中，通常加入无机或者有机微粒作为成核剂，诱发异相成核，增加泡孔成核密度。滑石粉作为无机粉体能够增加异相成核点，李浩等对微孔发泡木粉/聚丙烯复合材料的结晶行为与泡孔结构进行了测定与分析。结果表明：滑石粉的添加能够提高微孔发泡木粉/聚丙烯复合材料的结晶温度，诱导产生不完善的α晶型；能够提高聚合物基体的熔体黏度，减小泡孔尺寸，增加泡孔密度，促使泡孔尺寸分布更均匀。
王琪等选择三种不同目数的滑石粉用以考察其对PP发泡行为的影响。结果表明：低目数的滑石粉存在较多大孔径泡孔，并有少量破泡和泡孔合并的现象，高目数的滑石粉相对较好，3000目和5000目滑石粉的差异并不明显。
王滨等采用化学微发泡法制备了聚丙烯/填充剂微发泡材料，并研究了发泡母粒添加量、滑石粉和碳酸钙对聚丙烯微发泡材料性能、泡孔形态以及产品表观质量的影响。结果表明:相比碳酸钙填充，滑石粉填充改性的聚丙烯微发泡材料具有更高的强度和模量，更好的产品外观质量和更高的耐刮擦性，但冲击强度更低。
（4）阻燃聚丙烯
杨友强等研究表明，滑石粉和纳米有机蒙脱土（OM-MT）对于十溴二苯乙烷（DBDPE）阻燃PP体系具有显著的协效作用，增加滑石粉和DBDPE用量可以有效提高垂直燃烧性能和极限氧指数水平，添加OMMT可进一步提升垂直燃烧性能和氧指数水平，OMMT还可以显著降低燃烧过程的热/烟释放速率及总量。
沈旭渠选用自由基体系溴-磷-氮复配阻燃剂，研究了不同填充物（滑石粉、硫酸钡、碳酸钙）对阻燃聚丙烯（PP）力学性能和阻燃性能的影响。与未填充阻燃PP相比，加入硫酸钡或者滑石粉后，阻燃PP的延燃时间变短，阻燃性能较好；而加入碳酸钙后，PP的阻燃性能不能满足UL94V-2级，且延燃不灭。
编者按——无机非金属粉体材料生命力依然旺盛
在双碳和汽车轻量化等趋势下，功能化的粉体材料和改性增强塑料依然拥有旺盛的生命力和巨大的市场。2023年11月，英格瓷看好中国汽车市场，把握轻量化趋势，斥巨资投建特殊形貌滑石粉生产基地，这一布局无疑是领先的。
目前，塑料填充改性用无机非金属粉体有很多种，除了滑石粉，碳酸钙、硫酸钡、二氧化硅、玻璃纤维、碳纤维等都是常用材料。其中，滑石粉、碳酸钙等材料塑料改性研究已经比较成熟，对粒径和改性剂的研究已经形成了体系，但在此基础上应用企业还可以充分发挥不同粉体材料各自的优势，以及改性机理的研究，达到协同改性和高效改性的效果，这也将有效弥补国内外单一粉体材料应用性能上存在的差距。
参考文献
王滨，等：填充剂对聚丙烯微发泡材料性能和表观质量的影响，南京聚隆科技股份有限公司
杨友强，等：滑石粉和有机蒙脱土对溴系阻燃聚丙烯材料性能影响的研究，金发科技股份有限公司产品研发中心
沈旭渠，等：不同填充物改性阻燃聚丙烯的研究，广东聚石化学股份有限公司
王琪，等：滑石粉填充聚丙烯材料注塑微发泡性能，金发科技股份有限公司
李浩，等：滑石粉对微孔发泡木粉/聚丙烯复合材料结晶行为及泡孔结构的影响，东北林业大学
谷博，超细滑石粉的粒径对滑石粉/聚丙烯复合材料力学及加工性能的影响，辽宁鑫达滑石集团
孟鑫，等：改性滑石粉协同磷酸酯钠盐调控制备高刚、耐热聚丙烯，上海市多相尺度重点实验室
王伟其，等：聚丙烯改性复合材料的低光泽度研究，上海天原集团有限公司
刘小林，等：中煤科工集团重庆研究院科聚孚工程塑料有限责任公司，低气味、低VOC聚丙烯/滑石粉共混物的研究
雷祖碧，等：填料对聚丙烯力学性能的影响，广州合成材料研究院有限公司
(中国粉体网编辑整理/昧光)
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