塑料填充改性母料自二十世紀(jì)八十年代初投入市場以來，由于其價格低廉，產(chǎn)品性能優(yōu)異，可改善塑料制品的某些物理特性。替代合成樹脂，且生產(chǎn)工藝簡單、投資較小、具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。因而，塑料填充改性母料是近年來發(fā)展最快的塑料工業(yè)中的新行業(yè)，已成為塑料加工工業(yè)的重要部分和塑料制品的主要添加材料之一。

    1 填充改性母料生產(chǎn)現(xiàn)狀


    填充改性母料最早是為了充分利用北京燕山石化在聚丙烯裂解中產(chǎn)生的副產(chǎn)物-無規(guī)聚丙烯而研制的填充母料。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，填充改性母料不但是一種添加材料，能夠降低塑料制品的生產(chǎn)成本，還具有改善塑料制品的某些物理性能，如降低缺口收縮率、改善外觀及手感等特性而得到市場的認(rèn)可，已成為某些塑料制品中不可缺少的原材料。隨著先進(jìn)工藝和生產(chǎn)技術(shù)的完善提高，填充改性母料的品種、性能、用途都在適應(yīng)市場的需求而不斷變化。


    （1）主要生產(chǎn)設(shè)備。填充改性母料的生產(chǎn)設(shè)備，最早采用高速混合機(jī)混合，雙輥開放式煉塑機(jī)或密閉式煉塑機(jī)、經(jīng)過混煉壓片、平板切料機(jī)造粒。由于該生產(chǎn)工藝僅適用于以無規(guī)聚丙烯為載體生產(chǎn)的母料，混煉效果不佳，雜質(zhì)含量多、分散不均勻，產(chǎn)量較低，質(zhì)量不穩(wěn)定，逐步被平行雙螺桿擠出造粒機(jī)組等生產(chǎn)設(shè)備所取代。


    據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前，國內(nèi)生產(chǎn)填充改性母料的生產(chǎn)線達(dá)千余條，80%的廠家采用高速混合機(jī)混合和平行雙螺桿擠出造粒機(jī)組造粒。雙螺桿擠出機(jī)以螺桿直徑在60mm-80mm為多，最大的螺桿直徑中110mm，長徑比一般為(L/D)28：1-40：1。還有少部分企業(yè)采用單螺桿擠出造粒機(jī)組(包括雙階式單螺桿擠出造粒機(jī)組)，單螺擠出造粒機(jī)組設(shè)備造價低、生產(chǎn)成本相對較低，但是由于該工藝混煉效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如雙螺桿擠出造粒機(jī)組，所以，在產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)產(chǎn)量上受到限制。


    （2）主要原輔材料。填充改性母料主要原料有烯烴樹脂，以非金屬礦物粉體為填料(CaCO3用量占80%以上，滑石粉約占10%，高嶺土、硅灰土等約5%-8%)，表面活化劑主要有鋁酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑等。增塑劑及其它助劑，主要有硬脂酸、PE蠟、石蠟、白油等。（a）載體樹脂的選擇一般要與塑料制品選用的樹脂基本相同或接近，熔體流動速率略大于制品選用的樹脂。除了PP、PE等樹脂，PS、EVA、ABS等樹脂作為生產(chǎn)專用母料的載體，目前，已得到開發(fā)應(yīng)用，應(yīng)用領(lǐng)域和使用量正在不斷擴(kuò)大。（b）非金屬礦物資源豐富，價格低廉，加工方便，已成為填充改性母料的主要材料。在母料中使用量最多的是重質(zhì)碳酸鈣，一般要求95%以上，含水量<0.3%。Te、Si02的含量對產(chǎn)品的影響較大，F(xiàn)e含量高時，影響產(chǎn)品的白度，Si02對加工設(shè)備帶來磨損。CaC03白度好、易加工、價格低廉，粒徑呈顆粒狀，是填充母料時應(yīng)用最大，用途最廣的無機(jī)材料，用量最多的是400目-1250目，目前逐漸向微細(xì)化、功能化發(fā)展。改性母料是在填充母料基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新的改性材料。以滑石粉、硅灰石、高嶺土等應(yīng)用量較大，改性母料可明顯提高塑料制品的物理性能，改善某些材料的缺陷，如汽車保險杠、儀表裝飾件。采用PP+滑石粉，可提高其沖擊強(qiáng)度，降低收縮率。


    增強(qiáng)母料主要以無機(jī)材料(云母、玻璃纖維等)提高制品的機(jī)械性能，也有的在加工中添加具有特殊性能的樹脂或助劑，如加入抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、阻燃劑等助劑，還有的加入POE，EVA等改性材料。
2 市場應(yīng)用前景


    填充改性母料在塑料中的應(yīng)用伊始為降低塑料制品的原材料成本，節(jié)約合成樹脂，為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益，所以，受到塑料加工行業(yè)青睞。由于母料不但是填充材料，還具有改善塑料制品物理性能、提高加工效率等特性，在全國已形成以填充改性、共混增強(qiáng)母料為主導(dǎo)產(chǎn)品，以無機(jī)礦物填料、原輔材料、加工助劑和專用機(jī)械制造等相關(guān)結(jié)合的重要的新興行業(yè)群體，也是目前塑料加工業(yè)中最活躍、發(fā)展最快的行業(yè)之一。


    （1）填充改性母料的應(yīng)用。填充改性母料是以降低生產(chǎn)成本為主要目的，大都采用價格低廉、來源廣泛的無機(jī)粉體或工業(yè)廢物作為填充材料，加入適量的助劑和樹脂生產(chǎn)而成。如紅泥+PVC、助劑等，生產(chǎn)花盆器皿類產(chǎn)品。還有火力發(fā)電廠的工業(yè)廢渣中篩分出的玻璃微珠，可作為注塑產(chǎn)品的填充材料，在降低生產(chǎn)成本的同時，可明顯提高制品剛性、沖擊強(qiáng)度等。目前，生產(chǎn)紡織袋扁絲的原料PP，主要有小本體法生產(chǎn)的粉狀聚丙烯和顆粒聚丙烯。粉狀PP由于價格低、全國大部分省份都有生產(chǎn)廠家，受到用戶的青睞。


    紡織袋是塑料制品中使用填充改性母料時間最早、用量最大的產(chǎn)品。無論是紡織袋、噸裝袋、紡織布、紡織網(wǎng)、遮陽網(wǎng)等制品基本上都在添加改性母料，添加量約為3%-40%，主要以CaC03母料為主。母料在扁絲中使用后，提高了印刷效果，降低了制品收縮率和產(chǎn)品成本?；鄹男钥稍黾犹砑臃輸?shù)，彌補(bǔ)價格的差異?；鄹男栽谏a(chǎn)薄型塑料制品中遮光率低、透明性好，制品一般呈青白色透明狀。 薄膜類改性母料可用于農(nóng)地膜、包裝膜、購物袋、內(nèi)襯膜、防滲膜、土工膜、流延膜等。在農(nóng)用大棚膜中，因薄膜的使用環(huán)境變化大、覆蓋時間長，對透光性、保溫性及無滴效果都有嚴(yán)格的要求，添加的數(shù)量和粉體的質(zhì)量都要謹(jǐn)慎選擇，粒徑越細(xì)，透光效果越好，力學(xué)性能越高。包裝膜要根據(jù)用途不同，添加份數(shù)不同，在透明性要求非常高的糧食、蔬菜、商品類包裝袋或保鮮膜中改性母料的添加量很少或在2%-5%左右，改性母料含量高時會影響膜的外觀、熱合效果和自封性。但作為一般產(chǎn)品的外包裝袋或防滲膜，添加量可達(dá)到10%-20%；對物理性能要求不高的產(chǎn)品可添加到30%左右。包裝膜或包裝袋中加入滑石粉母料后，外觀光亮，透明性較好、拉伸強(qiáng)度增加，但霧度有時會增大。


    塑料購物袋已成為人們不可缺少的盛裝物品的包裝袋，大多一次性使用后，不再重復(fù)使用，所以購物袋的外觀、印刷、性能等都有特殊意義，如清雅美麗、印刷精良，性能優(yōu)異，外觀好看的塑料袋，除了物品的盛裝方便外，廣告效應(yīng)也不可忽略。此類塑料袋中大部分都添加改性母料、增白母料、色母料等。


    塑料內(nèi)襯膜是外包裝物的防潮、隔濕的重要材料，由于有外包裝起到物理性能的保護(hù)作用，大部分內(nèi)襯膜生產(chǎn)廠為了降低生產(chǎn)成本添加填充改性母料量比較大。這類內(nèi)襯材料添加CaC03母料一般在10%-30%左右，如果用滑石粉母料時，除了考慮其力學(xué)性能、生產(chǎn)成本等方面的因素要做比較外，外觀、光亮效果、透光率、設(shè)備磨損等也是滑石粉母料的特性或優(yōu)點(diǎn)。


    防滲膜、土工膜(網(wǎng))是新型防水工程材料，防滲膜主要用于河渠、湖泊、池塘的防滲防漏。土工膜(網(wǎng))是道路邊坡、堤壩邊坡及各種大型工程的防水和支撐材料。這類產(chǎn)品的幅度一般在8m以上，最寬的達(dá)24m，膜也比較厚，在這類產(chǎn)品中加人適量(5%-15%)的改性母料，在降低生產(chǎn)成本的同時，能夠明顯的改善制品的抗沖擊強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度。


    流延膜是塑料薄膜中生產(chǎn)較晚、發(fā)展較快的新品種，它是采用擠出機(jī)在較寬的模頭中擠出后流延在壓延輥上，延伸冷卻而成，流延膜主要作為臺布、襯墊、雨衣、包裝膜、衛(wèi)生巾等。流延膜中的有些產(chǎn)品對力學(xué)性能要求不高，添加的母料份數(shù)一般達(dá)10%-40%，但對無機(jī)材料的粒徑要求控制10μm左右最好，要求母料的MFR要大些，流動性好，分散均勻。


    中空制品中的塑料桶類是新型包裝容器，具有耐化學(xué)品的穩(wěn)定性好、腐蝕性小、質(zhì)量輕、潔凈衛(wèi)生、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，以替代金屬材料生產(chǎn)的桶，廣泛用于化工、日用、油脂、食用品、醫(yī)用品的液體包裝。桶的形狀有方形、扁形、圓形等，它的重要技術(shù)指標(biāo)有密封性、跌落試驗(yàn)、保壓性等。目前，生產(chǎn)廠家大都采用高分子量高密度聚乙烯(分子量在50萬左右)的原料生產(chǎn)。50L左右的桶類產(chǎn)品中添加CaC03母料，可降低生產(chǎn)成本，提高容器的硬度。但在盛放酸類物質(zhì)時，易受到侵蝕，影響使用。大型桶類的力學(xué)性能、沖擊強(qiáng)度要求非常高，目前基本上都很少添加填充材料。而在小型帶顏色的各類桶中添加適量的改性母料，在降低生產(chǎn)成本的同時，各項(xiàng)物理性能指標(biāo)均能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，還可減少制品收縮率，改善制品剛度。


    管材、板材類。塑料管材是我國近幾年發(fā)展最快的塑料制品之一，PVC管材作為上下水管用量較大，但添加的材料是輕鈣，改性母料不適用于PVC制品。PE管材發(fā)展較快，特是大型管材、波紋管、雙壁波紋已廣泛用于城市供水、排水、地下管道及化工管道、天然氣的輸送管道，替代了鋼管、水泥管及其它管道。采用純PE樹脂生產(chǎn)的大型管材環(huán)剛度及拉仲強(qiáng)度等物理性能較低，一般需要改性增強(qiáng)。目前塑料管材添加改性母料的份數(shù)在5%-20%，添加滑石粉改性母料，可明顯改善管材的環(huán)剛度、拉伸強(qiáng)度、彎曲模量等。


    注射制品。注塑產(chǎn)品種類很多，主要有工業(yè)零部件、家電部件、日用品等，由于注塑是在短時間內(nèi)(幾秒或幾十秒)物料在熔融狀態(tài)下按照模具的形狀集聚，所以樹脂的分子結(jié)構(gòu)呈纏結(jié)形狀，在加人改性母料時，也要考慮合成樹脂的選擇。改性母料的添加份數(shù)根據(jù)注塑制品的形狀、體積、用途、性能、要綜合考慮，特別是薄制品，力學(xué)性能又有特殊要求的更要特別慎重。


近幾年來，很多生產(chǎn)廠家開發(fā)了多種新產(chǎn)品，在市場上得到了得到了應(yīng)用推廣，取得了令人滿意的效果。如PP/滑石粉生產(chǎn)的改性母料加工成一次性快餐盒(具)具有價格低、外觀精美等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的市場競爭力和發(fā)展前景。PE/滑石粉生產(chǎn)的改性母料可用于電纜電線埋地梅花管材；還有PP/滑石粉增韌改性母料、PE/高嶺土薄膜保鮮母料，晶須碳酸鈣增強(qiáng)母料、晶須鎂鹽增強(qiáng)母料等等。這些新產(chǎn)品應(yīng)用于家電、汽車、裝飾材料等諸多方面擴(kuò)大了改性母料的應(yīng)用領(lǐng)域，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效率和社會效益。


    （2）填充改性母料市場現(xiàn)狀與分析。填充改性母料是涉及領(lǐng)域廣、用途范圍大的功能性材料。目前，我國填充改性母料生產(chǎn)廠家，主要分布在河北、浙江、北京、天津、廣東、江蘇、河南、陜西、四川、甘肅、廣西等20多個省市、自治區(qū)約有300多廠家，年生產(chǎn)能力約在250-300萬噸，年生產(chǎn)填充改性母料約200萬噸。


    填充改性母料在全國市場來看，還存在著價格差別和供求不平衡的現(xiàn)象。由于近幾年新上馬企業(yè)較多，又追求急功近利，擠占市場，產(chǎn)品價格大幅度下跌，致使填充改性母料生產(chǎn)廠家利潤急劇下降，特別是在生產(chǎn)廠家較集中的地區(qū)，市場競爭尤為激烈，很多產(chǎn)品處于微利或無利的邊緣，企業(yè)只能靠增加產(chǎn)量和提高服務(wù)承諾來維持經(jīng)營。


    目前，全國約85%的填充改性母料生產(chǎn)企業(yè)是以填充母料為主導(dǎo)產(chǎn)品，市場競爭激烈，經(jīng)濟(jì)效益大幅度下滑，而有些企業(yè)在原有生產(chǎn)基礎(chǔ)上，開發(fā)新產(chǎn)品，投放市場后，取得了令人滿意的效果。浙江、江蘇、廣東等地的生產(chǎn)企業(yè)，釆有共混改性技術(shù)，生產(chǎn)工程改性材料和功能性母料，效益非?？捎^。還有很多企業(yè)都在研發(fā)生產(chǎn)改性增強(qiáng)母料，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域和使用范圍，經(jīng)濟(jì)效益和市場前景都非?？捎^。