我国塑料加工工业持续快速发展，制品年产量达一亿吨，人均消费量也进入世界发达国家行列。在全面建成小康社会乃至今后的历史长河中，塑料材料和制品 都将成为我们生活中不可缺少的重要伴侣，做为一种人类现代科技成果的新型材料，塑料将青春永驻。塑料加工工业也将做为绿色朝阳产业而持之永恒。

        改性塑料行业是塑料加工工业的一支重要的方面军，起着先锋和带动的重要作用。

        塑料改性即通过化学的方法或物理的方法或化学物理联用的方法降低塑料材料及制品的成本，或使其性能按我们所希望的方面得到改善，或者增加其功能使之应用领域得以扩大。

        填充改性与共混改性、增强改性并列为塑料改性的三大手段。填充改性指的是通过添加非有机高分子类的粉体材料(主要是由非金属矿物制成的粉体)，达到降低塑料材料及制品成本、性能改善、增加功能的效果。

        填充改性技术取得重大进展，但也面临着一些难以逾越的问题，其中最主要的问题就是“增重”问题。

        微孔硅酸钙的出现为解决填充改性技术发展瓶颈的增重问题带来光明和希望。新近的研究表明，适量微孔硅酸钙不仅可以使填充塑料的密度显着降低，而且在保持良好 的物理机械性能的前提下，功能性凸显，是几十年来塑料改性领域从未出现过的全新现象，它的合理使用将为塑料填充改性带来革命性的重大变化，其现实和长远意 义都是重大非凡的!在可以预见的将来，微孔硅酸钙的制造和应用将登上科技创新的奖台，在国内国际范围内将树立新材料创新的制高点，成为人工合成无机粉体材 料技术创新的里程碑。

        塑料加工业使用非金属矿物粉体材料的情况

        塑料材料及制品年产量1亿吨;使用各种非金属矿物粉体材料总量为1200万吨;碳酸钙(包括重钙和轻钙)占70%，即840万吨;滑石粉占20%，即240万吨;其它如高岭土、硅灰石粉、水镁石粉、镁、铝氢氧化物等占10%，即120万吨。

        随着塑料加工工业的发展和填充改性技术的进步，在塑料新材料及制品中使用的非金属矿物粉体材料的数量还将显着增长。

        天然微孔粉体材料和人工合成的微孔硅酸钙粉体材料的情况

        天然微孔粉体材料主要指的是硅藻土和沸石粉。

        硅藻土是一种硅质岩石，由古代硅藻遗体组成。其微孔直径约20~100nm，孔壁125nm左右，聚集的粉体颗粒约几个微米到几十微米。因有大量微孔存在，其堆积密度约0.3~0.4g/cm3。

        硅藻土在我国分布集中在吉林、浙江、云南等地。经过分选提纯，广泛用于过滤、保温、隔热、建材等领域。其吸附功能突出，能吸附自身重量2.5倍的水。

        在塑料中应用硅藻土的主要障碍是其硬度过高，易对加工机械设备及其模具造成严重磨损。尽管其微孔优势很诱人，但所有的应用研究都因磨损严重而止步了。

        沸石粉也具有致密的微孔结构，而且资源更为丰富，其精制也相对方便，同样因硬度高在塑料中未能得到实际应用。

        天然微孔粉体材料在很多领域得到恰当的应用是可喜的事，但它们既然是大自然的馈赠，就存在枯竭隐患，而人工合成的硅酸钙微孔材料其主要原料是含硅化合物和碳酸钙，在地球上可以是取之不尽，用之不竭。

        人工合成硅酸钙微孔粉体材料同样具备天然微孔材料同样的纳米尺度的微孔结构，几乎具备天然微孔粉体材料的全部使用功能，有的方面还有过之而无不及。尤其宝贵 的是这种微孔粉体材料的硬度和大量使用的碳酸钙、滑石粉等粉体材料相近的硬度，不会对加工机械设备及模具带来不可忍受的损害。

        人工合成的微孔硅酸钙具有多孔结构，其微观结构照片如图1所示，其它几种粉体材料的微观照片如图2所示。

        合成硅酸钙粉体一次颗粒粒径为1~3μm，其蜂窝状微孔尺寸约100μm左右，微孔周边孔壁厚度约5~10μm。

        表1和表2分别展示了合成硅酸钙微粉和其它多种粉体的技术性能。可以看出，硅酸钙粉体在堆积密度、比表面积和吸油值方面是普通粉体材料不可相比的，而和价格昂贵的白炭黑相似。

        合成微孔硅酸钙粉体材料的功能性及其在塑料中应用

        合成微孔硅酸钙粉体材料因制造成本较高，不可能比大量碳酸钙、滑石粉等塑料加工常用的粉体材料便宜，而且由于多孔性造成吸水性强以及比表面积大造成加工流动 性、分散性不良，直接添加到塑料中使用有相当的困难。研究工作的重点应当是充分发挥其微孔材料的功能性和添加工艺的合理性两方面，使其在使用成本可以接受 的前提下制出其它粉体材料不可能做到的高附加值的功能性塑料材料。

        充分发挥自身堆积密度小的特点降低填充塑料的密度，解决“增重”问题

        在同样添加量时，微孔硅酸钙粉体填充聚乙烯塑料的密度最小，且随着添加量的增加，密度增大的最缓慢。两种粉体制成的母粒填充聚乙烯塑料片材(厚度：2.0mm)的母料添加量为40%时，微孔硅酸钙的填充效果不仅优于重质碳酸钙，而且其密度低12.5%。

        利用其高吸附性制备具有缓释功能的塑料

        微孔硅酸钙的结构特征决定了高吸附性。利用这一特点可用于多种助剂的载体，加入塑料中后，其助剂的释放时间得以延长，从而使塑料材料的某种功能性得以持久。

        例如在功能性农膜中使用流滴剂母料，以微孔碳酸钙为载体制成流滴剂母料，添加到聚乙烯塑料中制成的无滴功能农膜，其流滴失效时间是纯树脂制成农膜的一百多倍，比使用滑石粉也延长将近80%的时间，见表4。

         滑石粉添加到农膜中还能起到阻隔红外线的作用，提高农膜的保温性。研究结果表明，微孔硅酸钙粉体不仅可以延长流滴剂消耗的时间，而且在阻隔红外线的功能方面优于滑石粉。

        利用其高吸附性制成除味母料将彻底解决生产现场的异味问题

        利用其高吸附性制成除味母料将彻底解决生产现场的异味问题，而且对塑料材料及制品使用过程中可全程保持无异味状态。

        加入微孔硅酸钙粉体的聚乙烯塑料对甲醛的吸附作用，而重质碳酸钙填充的聚乙烯塑料对甲醛吸附作用为零。

        在塑料用的相容剂母料、流滴母料的加工现场，由于助剂受热挥发，其气味令人窒息。研究试验表明，少量硅酸钙粉体的加入，可显着消除现场异味，保护操作工人健康，实现绿色生产。

        我国废弃塑料再生加工利用的规模已达到3000万吨/年，但在加工现场，散发的臭味令人难以忍受。在加入少量微孔硅酸钙后，现场气味消失。

        许多汽车、家电的零部件乃至很多装饰装潢材料都是由塑料材料制成，人们担心在使用过程中有甲醛或其它不良物质挥发出来。如果在制成这些塑料材料时加入适量微孔硅酸钙，将挥发物质关在微孔的牢笼中，就可以高枕无忧了。

        微孔硅酸钙用于塑料的要求

        1)可以分散到基体塑料中的粉体颗粒粒径应在20μm以下(过800目)，不宜过粗，但也不宜过细;

        2)水份含量小于5%。因干燥涉及到成本，对其水份的要求要适度，尽量在使用工艺上予以弥补;

        3)非微孔结构的其它粉体(在制备过程中未去除干净的杂质应少于1%);

        4)pH值在8左右，尽量将碱分离干净;

        5)白度尽可能高，至少大于90度;

        6)微孔的孔容和孔径要最大限度地保持，可根据不同用途分出等级。

        在价格方面，做为功能性粉体材料当然不能和普通粉体材料相比，但价格过高将影响使用的积极性。对于干燥程度达到使用要求的微孔硅酸钙粉体材料最好售价低于2000元/吨。

        借鉴硅藻土的使用经验，拓展微孔硅酸钙的应用领域，做为微孔材料，硅藻土的应用历史悠久，应用技术也很成熟，不妨予以借鉴。

        展望
 
        在塑料中使用微孔硅酸钙的应用研究正在进行之中，也取得很多令人鼓舞的成果。可以预见几年之内将形成数以几十万吨的市场需求，而它的合理使用，其经济效益和社会效益都是极为显着的。

        人工合成微孔硅酸钙是塑料添加剂领域的创新，也将给改性塑料学术、技术上带来变革。党和政府提出创新驱动发展战略，强调科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑，必须摆在国家发展全局的核心位置。

        我们所从事的工作正是创新驱动，提质增效的现实行动。尽管还有一些困难，但要坚定信心，坚决地坚持不懈的走下去，就一定能够迎来微孔硅酸钙加工制造和应用的辉煌，以原创的、自主的自有知识产权引领登上改性塑料领域的制高点，创造出一个个奇迹。

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