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无机矿物填料

无机矿物填料是一种主要原料为无机矿物或非金属矿物、经过加工后的具有一定化学成分、几何形状和表面特性的粉体材料。无机矿物填料广泛应用于高分子材料或高聚物基复合材料（塑料、橡胶、胶黏剂等）、无机复合材料、造纸、涂料等领域，是高聚物基复合材料中不可或缺的填充物或组分之一，用量占复合材料质量的5% 80%,除了可以减少树脂的用量、节约石油资源、降低材料的成本外，还可赋予材料一定的功能性，如强度、刚性、尺寸稳定性、热稳定性、化学稳性、难燃性、绝缘性或导电性等,对现代材料的发展,特别是高聚物基复合材料的发展具有重要作用。

无机矿物填料的分类方法很多,一般来说,填料的化学组成决定填料的本质,尤其是赋予材料以功能时,其化学组成起决定作用。无机矿物填料按其化学组成可以分成氧化物或氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐、碳质及复合矿物填料几大类（表1-1）。

表1-1无机矿物填料按化学组成的分类类型

氧化物/氢氧化物碳酸盐主要化学成分

氧化镁、氧化铝、氧化钙等

氧化钙、氧化镁、二氧化碳等实例

氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙等碳酸钙（沉淀碳酸钙和细磨碳酸钙）、碳酸镁（白云石粉）等

滑石粉、皂石粉、云母粉、高岭土和煅烧高岭土（硅酸铝）、硅灰石、硅藻土、石英粉、长石粉、膨润土、海泡石、凹凸棒石、石棉、叶蜡石粉、绿泥石、透

闪石、电气石、蛭石等石膏粉、重晶石粉沉淀硫酸钡、明矾石等晶质（鳞片状）石墨和非晶质（土状）石墨氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化铁、

硅酸盐氧化钙、氧化钾、氧化纳、结构水

硫酸盐碳质

复合矿物填料硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶等

氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钙、碳酸钙/硅灰石复合填料、氢氧化镁/氢氧化铝复合填氧化钛、氧化锌等料、滑石/透辉石复合填料等此外，无机矿物填料按其几何形状还可以分为球状、立方状、片状、纤维状、针状、纺锤状等。

无机矿物填料的特性

无机矿物填料的特性

与无机矿物填料填充效果有关的主要性能是化学组成、粒度大小和粒度分布、比表面积、颗粒形状、密度与堆砌密度、吸油值、白度、硬度以及表面性质、热性能、光性能、电性能、磁性能等。

化学成分

化学组成是无机矿物填料的基本性质之一。无机矿物填料的化学活性、表面性质（效应）以及热性能、光性能、电性能、磁性能等在很大程度上取决于化学组成。无机矿物填料的化学组成可以分为以下几类。

（1）碳酸盐如碳酸钙、碳酸镁，主要化学成分为CaO、MgO、CO2。

（2）硅酸盐如滑石、高岭土、云母、叶蜡石、硅灰石、透闪石、透辉石、石英、长石、海泡石、凹凸棒石、膨润土、伊利石、沸石、硅藻土等，主要化学成分为SiO2、Al2O3、MgO、CaO、K2O、Na2O、Fe2O3、TiO2等。

（3）硫酸盐如石膏、重晶石，主要化学成分为CaOBaOSO2等。（4）氢氧化物如氢化镁（水镁石）、氢氧化铝（三水铝石），主要化学成分为AI2O3、MgO、H2O等。

5）碳质如石墨粉，主要化学成分为C。

（6）复合物包括天然复合无机矿物填料和人工复合无机矿物填料，如碳酸钙与硅灰的复合（即碳酸盐与硅酸盐的复合），碳酸钙与碳酸镁的复合（即碳酸盐之间矿物的复合，如白云石），滑石与透辉石的复合（即硅酸盐矿物之间的复合），氢氧

化镁氢氧化铝的复合（即氢氧化物之间的复合）等。由于不同化学组成的矿物填料复合后在填充性能或功能上可以取长补短，因此，成分复杂化已成为选择无机矿物填料时的主要考虑因素之一，复合填料也已成为无机矿物填料的主要发展方向之一。

无机矿物填料的颜色或白度在很大程度上取决于填料的化学成分，特别是显色成

分氧化铁、氧化锰、氧化钛等。因此，多数非金属矿物填料对含量有严格要求。

Fe2O3的

无机矿物填料的化学成分在很大程度上决定其电性能，如电导率或体积电阻

率：石墨是导电性较好的无机矿物填料；绝大多数硅酸盐矿物则是电绝缘性较好的无机矿物填料，但是，如果其中含有较多的铁杂质或其他金属杂质将显著降低其体积电阻率。

无机矿物填料的热性能也与其他化学成分有很大关系，大多数无机填料属于难燃物或滞燃物，部分含结构水较多的无机矿物填料，如氢氧化镁和氢氧化铝分解温度较低，而且分解后生成水蒸气和金属氧化物，具有优良的阻燃性能，不产生毒烟，因此是高聚物基复合材料环境友好型阻燃填料。

粒度大小与粒度分布

粒度大小与粒度分布是无机矿物填料最重要的性质之一。不同应用领对无机矿物填料要求有所不同。对于高聚物基复合材料（塑料、橡胶、胶黏剂等）来说，在树脂中分散良好的前提下，填料的粒径越小越好。因为填料粒径越小，则其增强作用越大，如用325目和2500目CaC03填充半硬质PVC聚氯乙烯）时，后者比前者强度提高30