树脂基复合材料中的无机填料作为增强体，主要是利用其自身的结构和性能特点来改善复合材料的性能。在冷却的复合材料中，填料限制了树脂基体中大分子链或链段的运动。同时，由于其高熔点、低变形和高硬度，填料可以同时提高聚合物基体的热变形温度、弹性模量、尺寸稳定性和硬度。

常见的无机填料包括硅酸盐矿物中的碳酸钙、二氧化硅、高岭土和蒙脱石。其中，纤维状填料广泛应用于聚合物改性，如海泡石纤维、硅灰石纤维、镁盐晶须、硫酸钙晶须等。

经过综合考虑，本文选择硅灰石纤维和硫酸钙晶须作为填料对PA6进行增强改性。

1.硅灰石纤维

1.1硅灰石的特性

硅灰石是一种无机矿物填料，其分子式为CaSiO3(或Ca3[Si3O9])。硅灰石在自然界是白色或灰白色的。除CaSiO3外，硅灰石还含有少量金属氧化物，如Fe和TiO2。其形状呈放射状、纤维状、片状或块状，其中纤维状最常见，密度为2.78~2.91 g/cm3，莫氏硬度为4.5 ~ 5.5。

硅灰石纤维作为纤维状无机晶体填料，由于其规则的表面结构和优异的热稳定性而具有非常低的热膨胀系数。由于其良好的热稳定性、耐腐蚀性、力学性能和电学性能，填充到树脂中后，复合材料具有良好的尺寸稳定性，硅灰石可以均匀分布在聚合物中，在复合材料中起到增强作用。此外，硅灰石可以降低制备过程中的熔体粘度，使材料更容易加工成型。

1.2修改的应用

赵亮等人用甜菜碱处理硅灰石，并将其填充到聚丙烯基体中。通过观察和研究发现，甜菜碱的使用改善了硅灰石与PP的界面，提高了体系的力学性能。

硅灰石的加入增加了冲击应力产生的银纹数量，可以吸收更多的冲击应力，提高材料的冲击强度。涂宝卿等制备了PA6/针状硅灰石粉体复合材料，发现偶联剂的加入能有效改善复合材料在加工过程中的流动性，使硅灰石均匀分散在树脂基体中，提高了体系的结晶度，但结晶的完整性降低。

赵文·平等用超细针状硅灰石短纤维熔融共混填充尼龙6。通过研究发现，硅灰石的加入可以提高尼龙6的力学性能，但幅度不大，热性能有较大提高，并且可以降低生产成本。袁世平等用非离子表面活性剂活化硅灰石制备PVC电缆料。所制备材料的力学性能比标准要求提高了70%-80%，热性能提高了103%。

何长城等用不同的硅灰石增韧聚丙烯，发现使用铝酸盐可以有效地改善硅灰石的分散性，增强与聚丙烯的界面结合，使聚丙烯在硅灰石表面结晶，提高& ldquo钉钉& rdquo横向结晶的作用增加了针状硅灰石对PP的增韧效果，缺口冲击强度提高了110%。

付善举等通过比较PET短纤维和硅灰石单独与复合共混的增强效果，发现单一增强体可以增强有机硅树脂，PET短纤维的增强效果明显优于硅灰石晶须。三元共混后，复合材料的拉伸强度下降，但当达到35%以上时，拉伸强度明显增加。原因可能是低含量硅灰石的加入破坏了PET短纤维与基体的良好关系。

王喜林等用硬脂酸和KH-550、KH-560偶联剂对硅灰石进行表面改性。通过制备硅灰石/环氧树脂复合材料，研究了不同偶联剂及其用量对复合材料的影响。结果表明，硬脂酸改性硅灰石能显著提高复合材料的力学性能，当纤维含量较低时，拉伸强度和冲击强度分别提高了47.79%和47.95%。

张艳等人用三种硅烷偶联剂KH-550、KH-560和KH-570对硅灰石进行表面改性，通过熔融共混制备了ABS/硅灰石复合材料。发现KH-570改性硅灰石的有机化效果最好，改性后的湿接触角可达160 °;，远大于另外两种偶联剂，活化指数是另外两种偶联剂的3-6倍。通过对工艺参数和配比的研究，发现硅灰石的加入改善了熔体流动性，降低了加工难度，提高了材料的光滑度和刚性。当添加20%硅灰石时，在保证材料强度的前提下，可节约成本15%。

硫酸钙晶须

2.1硫酸钙晶须的特性

硫酸钙晶须(CSW)，又称石膏晶须，是半水或无水硫酸钙的纤维状单晶，白色疏松针状，平均长径比为80:1，长度为数十至数百微米。具有完整的结构、完成的形状、特定的横截面和稳定的尺寸；由于其完美的晶体尺寸，其强度接近完美晶体。同时，由于颗粒填料的细度，短纤维填料的长径比，耐高温，耐酸碱，耐化学腐蚀，韧性好，电绝缘性好，强度高，性能处理容易，与树脂、塑料、橡胶相容性好，分散均匀，具有优异的增强功能和阻燃性能。硫酸钙晶须的生产是以石膏为原料通过合成工艺制备的纤维状材料，是一种无毒的绿色环保材料。

2.1修改的应用程序

硫酸钙晶须作为一种新型无机纤维增强填料，得到了广泛的研究和推广。近年来，随着硫酸钙晶须价格的降低，硫酸钙晶须在聚合物填充改性研究中发挥着越来越重要的作用。由于硫酸钙晶须具有细长的结构，直径在微米甚至上百纳米，其高度有序的原子排列结构使其晶体结构接近完美晶体结构，原子间价键的结合强度高，使得晶须具有较高的强度和模量，以及优异的力学和热学性能。由于其完美的结构特性，在高分子材料中具有广阔的应用前景。

郝等用KH-560对进行了湿法改性处理。IR和XRD结果表明，OCSW含有KH-560相关基团，有效地包覆在CSW表面。SEM观察表明，高速搅拌过程中晶须断裂，晶须长度减少，表面附着颗粒。1% KH-560能有效活化CSW，使CSW形成良好的聚合物基体。

武汉理工大学刘玲等人用硅烷偶联剂对硫酸钙晶须进行改性，然后将其与聚氨酯橡胶共混，研究了所制备复合材料的力学性能和界面结构。改性硫酸钙与基体树脂的界面具有良好的粘结效果，并通过微裂纹和晶须& ldquo架桥效应& rdquo达到材料的增韧效果。当硫酸钙晶须含量为5%-10%时，复合材料的力学性能达到最佳，性能明显提高。

用硅烷偶联剂KH-550对周建硫酸钙晶须和硫酸镁晶须进行改性，然后与ABS熔融共混制备晶须/ABS复合材料。通过研究硫酸钙晶须和硫酸镁晶须对复合材料力学性能、热性能、增韧机理和微观结构的影响，发现硫酸镁晶须对复合材料力学性能的改善优于硫酸钙晶须，但热性能明显不如硫酸钙晶须，硫酸钙晶须与基体树脂的界面结合较差。陈B等制备了硫酸钙晶须/聚氨酯/环氧树脂三元复合材料，并研究了复合材料的力学性能和阻尼性能。发现硫酸钙晶须的加入显著提高了复合材料的拉伸强度，但冲击强度有所下降。当填充量为3%时，三元复合体系的阻尼性能最佳。

王L等用三种不同的偶联剂对硫酸钙晶须进行改性，并将其填充到PP树脂中制备PP/硫酸钙晶须复合材料。对其力学性能和界面微观结构的研究发现，改性硫酸钙晶须能不同程度地提高复合材料的力学性能，其中KH-570能有效提高硫酸钙晶须的分散性及其与PP的界面结合，增强效果最好。当含量为30%时，复合材料的缺口冲击强度提高了60%。偶联剂的使用促进了硫酸钙晶须与基体树脂的界面粘结，使无机填料均匀分布在基体树脂中。