[公告] 每日更新20240428《玻璃钢衬里防腐》（实战全集之第陆卷第14章）

⑨颜色和光学特性

除专门用于材料着色的填料外，填料本身的颜色也是应用时的主要考虑因素之一。为了对所填充的材料基体的色泽不带来明显变化或者对基体的着色不带来不利影响，通常都希望填料本身是白色的，而且白色越高越好。

填料的折射率和树脂基体的折射率有所不同，填料折射率与基体树脂折射率（通常在1.50左右）之间的差别使填充材料的透明性受到显著影响，对填充材料着色的色泽深浅及鲜艳程度也有影响。

紫外线可使聚合物的大分子发生分解，炭黑和石墨填料由于可以吸收紫外线（波长0.01μm～0.4μm），可以保护所填充的聚合物避免因紫外线照射引发降解。

红外线是0.7μm以上波长范围的光波，有些填料，如云母、高岭土、滑石等，可以吸收或反射该波长范围的光波，可以降低红外线的透过率。

⑩电性能

除石墨外，大多数无机矿物填料都是电绝缘体。

4.3 无机填料的作用

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。无机填料是用以改善复合材料性能，并能降低成本的固体添加剂，它与增强材料不同，填料呈颗粒状，因而呈现纤维状的增强材料不作为填料使用。填料的加入能够起到改善强度、降低线膨胀系数、提高导电系数、改善耐候性、提高表面光泽、改善声学性能、增加黏度、降低成本等作用。

（1）增量添加廉价的无机矿物填料以降低制品的成本，例如，在玻璃钢、塑料、橡胶、胶黏剂等中填充碳酸钙（包括重质碳酸钙和轻质碳酸钙）以降低有机树脂或高聚物的用量；在纸张中填充碳酸钙、滑石粉以减少纸浆或纸纤维的用量。这种无机矿物填料也被称为增量填充剂。

（2）增强提高高聚物基复合材料，如塑料、橡胶、胶黏剂等的力学性能（包括弹性模量、拉伸强度、刚性、撕裂强度、冲击强度、摩擦系数、耐磨性等）。无机矿物填料的增强主要取决于对其粒度或比表面积和颗粒形状。粒径小于5μm的超细无机矿物填料和硅灰石、透辉石、透闪石、石棉等针状无机矿物填料及云母、滑石、高岭土、石墨等片状无机矿物填料具有一定和不同程度的增强或补强功能。一般来说，各种填料的增强效果顺序为：纤维填料＞片状填料＞球状填料。反之，各种填料在基料中的流动性顺序大致为：球状填料＞片状填料＞纤维填料。无机填料是提高材料或制品技术含量、增加其附加值的最适宜填料。无机矿物填料来源广、品种多，可以加工成适应不同应用要求的功能填料，可以提升填充材料的产品技术含量从而增加其附加值。例如，在塑料制品中填充经过表面处理的超细碳酸以提高其韧性；添加片状结构的滑石和针状结构的硅灰石可以提高其强度；添加经过表面改性的超细氢氧化铝和氢氧化镁可以替代有机阻燃剂赋予其优良的阻燃性能；在建筑涂料中添加煅烧高岭土可以提高涂膜的强度和耐湿擦洗性；在纸品中填充滑石和碳酸钙可以提高其白度、平整度和印刷性；在橡胶中添加超细片状高岭土可以提高其强度和气体阻隔性等。由于可以根据材料性能的要求从成分、结构、表面性质等方面性质等方面选择无机矿物填料，能满足不同应用的要求，可以在某一方面和几个方面显著提高填充材料或制品的技术含量，因此可以显著增加填充材料的附加值。

（3）赋予功能无机矿物填料可赋予填充材料某些功能，如塑料和橡胶制品的尺寸稳定性、阻燃或难燃性、耐磨性、绝缘性或导电性、隔热或导热性、隔声性、抗菌性等；涂料的耐湿擦洗性、耐磨性、耐腐蚀性、耐候性、遮盖力、净化空气、调湿性等；纸品的优良吸墨性和印刷性等。此时，无机矿物填料的化学组成、晶体结构、光热、电、磁等性质以及比表面积和颗粒形状起重要的作用。无机矿物填料主要赋予复合材料的功能见表4.3。

表4.3列出了常与玻璃钢内衬配套使用的填料的性能、作用与选择，这些原理和复合材料、涂料、胶黏剂、胶泥中的无机填充料的作用原理是一样的。

（4）降本作用。无机填料是在保证使用性能要求的前提下降低材料生产成本最有效的原料或辅料。由于无机矿物填料，特别是作为普通增量填料的碳酸钙、陶土、滑石粉等价格较低，而作为塑料制品、橡胶制品、胶黏剂、化纤、纸浆等基料的树脂价格显著高于无机矿物填料，因此，在这些制品中填充一定量的无机矿物填料可以在满足相关产品标准，保证使用性能要求的前提下，显著降低材料的生产成本。

玻璃钢衬里防腐中常用到的填充料有：碳酸钙、滑石粉、石英粉（/砂）、氢氧化铝、碳化硅、氧化锑、高岭土、灰绿岩粉等。碳酸钙、滑石粉、高岭土可用作为不饱和聚酯树脂和乙烯基酯树脂的填料，这些材料会大大增加树脂固化物的刚度，降低成本。大部分的这些填料都会对最终树脂的耐腐蚀性能产生副作用，因此在添加这些填料到乙烯基酯树脂中去之前，尽量确认其对耐腐蚀性能的影响，必要时向工程师确认。

4.4 无机填料的选择

无机填料的选择应该综合考虑制品的性能、成型工艺和成本等几方面的因素。主要可以从无机填料的吸油值、颗粒度大小和分布、填充量、相对密度、触变性、填料价格等都会影响到填料的选择。表4.4是常用无机填料的选用指南。

①吸油值 吸油值也称树脂吸附量，表示填充剂对树脂吸收量的一种指数。在实际应用中，大多数填料用吸油值这个指标来大致预測填料对树脂的需求量。颗粒相同的填料，带空隙的比不带空隙的填料颗粒吸油值要髙，所以油吸附量小的填料在树脂中的用量就可增加。吸油值对选择填料具有一定的指导意义，它直接影响到模塑料的成本和加工性能。填料吸油值大，有可能会“吃掉”几倍甚至几十倍于自身价格的树脂，这无形中提髙了物料的成本。吸油值上升，树脂的黏度随即上升，这会严重影响其对钎维的浸渍，甚至会改变模塑料的流变性能，使其成型工艺性能变差。所以，为提高填料在模塑料中的含量。所选择的填料以较低的吸油值为好。

②颗粒度大小和分布 颗粒是填料的基本单元。填料的颗粒度一般用其通过某号筛网所给定的百分数来分级。如99. 8%的颗粒通过127.95网孔数(325目)的网筛，此填料的细度称为325目。与网筛目相对应的也有用微米表示填料细度的，如果构成网筛金属细丝间距离为44μm，那么通网筛的填料也可称为直径为44μm的填料。直径比44μm大的粒子不能在网筛中通过，但比44μm小的粒子却能通过网筛并混在一起，因此，实际上所使用的填料的粒径大小是不等的。对于填料颗粒度的要求有两项：一是平均颗粒度；二是颗粒度分布。—般平均颗粒度以5μm左右为好，最大颗粒度不宜超20μm，颗粒表面应光滑。超过20μm的颗粒会给制品性能造成不良影响。填料的颗粒大小与吸油值有一定的关系。颗粒较大、平均颗粒为8μm填料的总表面就较小，吸油值亦较低，易被树脂所浸润，可以有很高的加入量，如碳酸钙、二氧化硅和粗的滑石粉等。

③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，因此人们常希望尽可能向制品中多加填料，使填料的填充率高些。但填料的不同类型、颗粒度及其分散性等都将影响树脂混合料的流动性，因而影响到各种填料的加入。实际上，填充率与吸油值有着直接的关系，在黏度一定的条件下，值愈小，填充率就愈髙。当然，实际的填充率是有限度的，要达到最大的填充率是不可能的。

④触变性 触变是一种种物理现象，即当物料受到振荡时，其黏度显著下降，而当振荡停止时，物料又恢复到原来的黏度。触变性敏感的物料，在模塑压力的作用下会造成物料黏度过低，物料流失大，甚至使树脂与增强材料分离。在填料含量髙时，应产生中等程度的触变性。

⑤特殊性能 有些填料的加入可以改善模塑料的物理性能。如水合氧化铝（氢氧化铝）可以赋予制品自熄性和抗漏电件；硫酸钡可以改善模塑料的耐腐蚀性；滑石粉能提高模塑料的耐电弧性等。