2.4 填充剂
填充剂又称填料，在人造革、合成革中的主要作用是增加容量，降低成本。有时还会有其他功能，如作为颜料（二氧化钛、炭黑等）；某些填充剂还可改进人造革、合成革的性能，如提高耐热性、耐磨性、刚性、阻燃性等。
填充剂的缺点是在降低成本的同时，会导致制品某些性能的下降甚至大幅度下降，其中下降最明显的有拉伸强度、伸长率、透明性及表面光泽度等。同时，填充剂还会增加浆料的黏度，增加增塑剂或溶剂的用量，因此，在使用填充剂时，不能一味追求降低成本而盲目添加。
2.4.1 填充剂的要求
在选择人造革、合成革用填充剂时需考虑如下要求：
①价格低廉，来源充足。
②细度适当，易分散。
③吸油量低，填充量大，相对密度小。
④填充剂不能影响其他助剂的效能，不与其他助剂发生反应。
⑤纯度高，不含对树脂有害的杂质。
⑥耐水性、耐热性、耐化学腐蚀性和耐光性优良，不溶于水和溶剂。
2.4.2 填充剂的特性
（1）吸油性
吸油性指填充剂本身对配方组成中的液体助剂的吸收能力。吸油性大小可用吸油量来表示，吸油量定义为100g填充剂所吸收液体助剂的最大体积（mL），常用填充剂的吸油量见表2-9。
填充剂的吸油性主要影响配方中液体助剂的加入量。吸油性大的填充剂，应加大配方中液体助剂的加入量，以弥补被填充剂吸收而不能发挥作用的部分液体助剂。例如，在PVC人造革配方中，增塑剂的加入量应为实际需要量和被填充剂吸收部分之和。
表2-9 常用填充剂的吸油量
（2）填充剂形状
填充剂形状可分为球状、粒状、片状、纤维状、柱状、中空管状和中空微球状。填充剂形状对性能的影响见表2-10。
表2-10 填充剂的形状对性能的影响
（3）填充剂的粒度和用量
填充剂的粒度越小，对制品的拉伸强度、伸长率及加工流动性都越有正面影响，尤其是拉伸强度和伸长率。当填充剂的粒度较大时，两者都会下降，随着填充量增加，其下降幅度越来越大。当填充剂的粒度小时，随填充量增加拉伸强度和伸长率逐渐上升，粒度达到最大值后，开始下降，如图2-8所示。
图2-8 碳酸钙的用量与力学性能的关系（含35%DOP的PVC增塑糊）
2.4.3 常用的填充剂
填充剂的分类如下：
（1）碳酸钙
碳酸钙分子式为CaCO3，不溶于水和醇，有轻微的吸潮能力。碳酸钙是塑料制品中使用最广泛的填充剂之一，不仅具有增量的作用，还有改善加工性能和制品性质的功效。碳酸钙价格低廉，来源广泛，无毒无味，相对密度较小；色泽白且易着色，可与其他色料调配成各种颜色；质地较软，对混合设备、成型设备的磨损小；易干燥，化学稳定性高等。但吸油量大，分散均匀性较差，且用量大时会降低制品的表面光滑性，与二氧化硅并用可提高分散性。
碳酸钙依密度高低或来源不同，可分为重质和轻质两类。重质碳酸钙用天然方解石粉碎研磨而成，粒子形状不规则，相对密度2.71，吸油量5～25mL/100g。轻质碳酸钙以石灰石为原料经煅烧、消化、重新碳酸化等过程制成，呈纺锤形、棒状和针状，粒径范围1.0～16.0μm，相对密度2.65，吸油量25～65mL/100g。人造革中除PVC地板革中使用重质碳酸钙外，一般使用轻质碳酸钙。
（2）陶土
陶土又名瓷土、高岭土、膨润土、漂土等，主要成分是水合硅酸铝（Al2O3·SiO2·2H2O）。作为填充剂的陶土需经450～600℃煅烧后除去水分，又称煅烧陶土。陶土的相对密度为2.60～2.63，对酸、碱、光、热都十分稳定。陶土由于原料中含杂质（如铁的氧化物），因而颜色变化很大，从无色透明、奶油色、粉红色、米色、黄色直到褐色。PVC树脂中加入陶土后，能改善产品的耐油、耐化学药品和耐燃的性能，并降低收缩率，用量一般为10%～20%。不过陶土在空气中极易吸附水，所以用作填充剂的陶土要特别注意水分的影响。
（3）滑石粉
滑石粉的主要成分为水合硅酸镁，分子式为3MgO4·SiO2·H2O，由天然滑石粉精选而制得，相对密度2.7～2.8，结构与云母类似，呈片状结构。滑石粉的外观为白色或淡黄色细粉，柔软而有滑腻感，硬度低，有一定润滑性，对设备磨损轻，但遮盖力、着色力较差。
（4）硫酸钡
硫酸钡又称重晶石，其分子式为BaSO4，由天然矿石经磨碎、沉降、干燥而成，也可用氯化钡溶液与硫酸钠溶液反应得到。硫酸钡为白色或灰白色粉末，相对密度4.3～4.6，粒径0.2～5.0μm，不溶于水，既可做填充剂，又可做着色剂。硫酸钡对酸碱性物质非常稳定，能提高制品的耐化学腐蚀性和耐热性，延长产品的使用寿命；特别适用于做人造革制品，可保持制品的光泽和色调。
（5）炭黑
炭黑是黑色粉末。由液体或气体碳氢化合物在空气不足的条件下经部分燃烧或热分解而得。添加导电炭黑、超导电炭黑和乙炔炭黑等，可降低制品的表面电阻，增加导电性，有抗静电的效果。炭黑还有较强的光屏蔽作用，对室外应用的制品能有效地提高耐气候性。但炭黑在人造革、合成革中主要用来做着色剂。
（6）二氧化硅
二氧化硅又称白炭黑，分子式为SiO2·nH2O，为白色粉末，不溶于水和酸。气相法白炭黑的密度为0.03～0.06g/cm3，吸油量2.8～3.5mL/100g。在PVC中适量添加白炭黑，可提高制品的拉伸强度和硬度，改善耐热性，防止增塑剂迁移，并且有助于颜料的分散，提高着色效果。白炭黑还具有消光作用，可作为消光剂。
（7）蒙脱土
蒙脱土主要成分为SiO2（72%）、Al2O3（14%），其他成分有Fe2O3、CaO、MgO、K2O等。蒙脱土最主要的特性为层状结构，层间结合力弱，易于剥离而具有优异的插层性能，而且其单层厚度在纳米尺寸范围，因此可制造纳米填充材料。
（8）木粉
木粉又称微晶纤维素。实际使用的木质粉多数是由木材加工的废料（黄粉）或纸张（白粉）经研磨成细粉，再经后处理得到。木质粉的相对密度为1.00～1.35，大量用于湿法聚氨酯合成革。其作用是改善皮膜吸湿性能，降低皮膜的弹性（为使产品更像天然皮革，要求有弹性和塑性，回弹速度不能太大，否则会有橡皮感），也降低了成本。