工程是指一种可用作结构材料，在较宽的温度范围内承受机械应力，并能在恶劣的化学和物理环境中使用的高性能高分子材料。该行业主要是通过改变高分子树脂、无机填料、添加剂等原材料的配比和加工条件，制备出能够满足工程领域应用性能指标的新材料。非金属矿物作为一种常见的无机填料，已广泛应用于工程塑料中，以降低产品成本，改善材料的力学性能和加工性能，提高材料的稳定性和阻燃性。根据上述功能，综述了非金属矿物填料在工程塑料改性中的应用。
非金属矿物填料对工程塑料力学性能的改善
与聚合物树脂相比，非金属矿物具有更高的硬度和模量，其活性表面可以与聚合物链结合，因此适当添加非金属矿物可以有效提高工程塑料的硬度、模量、强度等力学性能。原材料的粒度、形貌和表面/界面性质对非金属矿物填料的功能有很大影响。
非金属矿物填料粒径对工程塑料力学性能的影响
非金属矿物填料的粒径对改性效果有很大影响，一般分为常规等级(直径>:5μ；m)、超细级(0.1纳米~ 5.0微米；m)和纳米级(
非金属矿物填料形态对工程塑料力学性能的影响
非金属矿物形态多样，大致可分为零维粒状填料、一维棒状或纤维状填料和二维层状材料。零维颗粒状非金属矿物粉体因其生产工艺简单、成本低廉，广泛应用于工程塑料改性，如普通碳酸钙、硫酸钡等。许多天然和合成的粘土矿物呈一维或二维取向形貌，一般认为多维粘土矿物填料对工程塑料力学性能的改善效果优于零维。因此，国内外研究人员利用具有特殊形貌的非金属矿物对工程塑料进行了大量的改性研究工作。
有些层状硅酸盐矿物各层电负性较弱。带电荷的阳离子(如Na+、K+、C a2+、Mg2+)被吸附在层间，实现电中性。层间离子可以交换，层间间距可以增大，甚至完全剥离成纳米片。这类层状矿物作为高效纳米填料改性工程塑料的标志性事件是20多年前日本丰田公司发明的层状硅酸盐/尼龙6纳米复合材料。纳米复合材料表现出优异的力学性能。此后，世界各国的研究人员对用层状非金属矿物改性工程塑料表现出极大的热情。
非金属矿物填料的表面/界面性质对工程塑料力学性能的影响
非金属矿物主要由Si、O、Al、Mg等元素通过离子键组成，表面富含羟基，因此是高极性物质。工程塑料主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素的共价键组成。它们大多结构对称，含有大量的亚甲基、苯环等疏水基团，通常表现为无极性或弱极性。因此，非金属矿物难以与工程塑料基体均匀混合，导致填料团聚现象，降低工程塑料的力学性能。因此，对非金属矿物填料进行表面处理，解决其分散问题，是扩大其在工程塑料工业中应用范围的有效手段。
而非金属矿物填料只有表面改性才能使其均匀分散在聚合物基体中，很难最大限度地提高力学性能。特别是要求无机刚性粒子的模量E和泊松比&σ达到超韧化效果。具有基质聚合物e和σ；有一定的匹配，否则很难达到超级增韧的效果。通常用适量的第三组分来调节基体的模量和泊松比，使两者的E和&sigma相等；经过更好的匹配后，该体系在脆韧转变点附近表现出良好的韧性。
为了使层状非金属矿物以纳米片的形式均匀分散在工程塑料中，通常需要在共混前对其进行插层改性，以增加层间间距，有利于共混时聚合物进入层间。
非金属矿物填料对工程塑料加工性能的影响
工程学的主要优势是塑料容易成型加工，加入非金属矿物填料会对加工性能产生一定的影响。添加高含量劣质填料降低成本，通常会使加工性能变差，如加工设备磨损、塑化不足导致挤出困难、流动性能变差导致制品边缘缺陷、应力发白等问题。因此，添加适量的优质非金属矿物填料将大大降低对加工性能的不利影响，甚至改善加工性能。
流动性是工程塑料加工成型中的一个重要参数。工程塑料一般用于生产结构产品，应用最广泛的成型方法是注塑成型。所以希望材料熔体粘度低，流动性好。
结晶是工程塑料加工的另一个重要参数，直接影响产品的力学性能和加工工艺的制定。
非金属矿物填料对工程塑料稳定性的影响
工程塑料可用于各种环境。为满足在一些特殊场合长期使用的要求，需要考虑工程塑料的稳定性，如热稳定性、电稳定性、耐溶剂性、耐光热老化性等。
随着电气技术的发展，变频电机在现代电气行业中的应用越来越广泛，但变频装置对绝缘提出了更高的要求:绝缘不仅要有优异的耐热性和机械性能，还要有较好的耐电晕性。在这方面，国内外采用了各种方法来解决这一问题，其中一些耐电晕工程塑料是通过用非金属矿物填充和改性传统绝缘材料来制备的。
许多工程塑料产品需要在户外使用。长期紫外线照射通常会加速树脂基体的老化反应，导致力学性能迅速下降，外观颜色发生变化。添加具有高紫外吸收和遮盖能力的非金属矿物填料是提高工程塑料耐光老化性能的有效手段。
非金属矿物填料对工程塑料阻燃性能的影响
大多数工程塑料都是易燃材料。随着人们对耐火和阻燃要求的不断提高，工程塑料的阻燃性已成为一个引人注目的研究课题。在众多阻燃体系中，反应型阻燃剂可以获得稳定、低毒、对聚合物性能影响小的阻燃材料，但工艺复杂，成本高。使用有机添加剂阻燃剂往往会带来环境安全和使用安全问题，如阻燃产品的烟雾和有毒气体释放。非金属矿物添加型阻燃剂与上述两种阻燃剂相比，具有添加量大、对力学性能损害大的缺点，但具有热稳定性好、低毒或无毒、无腐蚀性气体、储存过程中不挥发、不易析出、阻燃效果持久等优点。而且它们原料丰富，价格低廉，仍然是解决大量易燃工程塑料阻燃、低烟、低毒问题的简单有效的方法。
如果只用非金属矿物填料作为阻燃添加剂，工程塑料的添加量通常很大，给力学性能的保持带来很大挑战。因此，将非金属矿物阻燃成分与其他传统阻燃剂一起使用，往往可以减少非金属矿物填料对力学性能快速下降的不利影响，减少传统阻燃剂的不利影响是实现环保阻燃的好方法。如纳米高岭土用于聚酰胺、聚酯等工程塑料的阻燃时，可替代20% ~ 30%的溴和三氧化二锑，而不降低阻燃效果，并提高体系的力学性能。在无卤阻燃体系中，阻燃效果提高，成本降低。
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非金属矿物作为填料不仅降低了成本，而且在改善工程塑料的力学性能、加工性能、稳定性和阻燃性方面显示出巨大的应用潜力，这已成为工程塑料改性加工和非金属矿物填料深加工的共识。除了传统的滑石粉、碳酸钙、氢氧化镁、二氧化钛(Ti O2)等非金属矿物填料外，纤维状非金属矿物晶须的前期研究更加深入，许多非金属矿物晶须已被陆续人工合成。部分品种由于生产技术的提高已经批量生产，可能部分替代原有的玻璃纤维增强的应用领域。此外，一些此前处于基础研究或高端应用的层状非金属矿物填料，如蒙脱土，也在慢慢进入国内工程塑料加工改性企业的选材目录，以开发高性能的新材料。但由于国内加工改性企业数量多、规模小，国内产业下游企业对高端产品的积极性不高，大多数加工改性企业仍倾向于选择低端非金属矿物填料以降低成本和争夺市场，这不利于工程塑料和非金属矿物产业的长远发展和技术升级。基础研究和产业推广相辅相成，才能在新材料的发展上走得更远更稳。
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