近年来我国的塑料加工业的发展速度很快，其产品已达到2500万吨左右，所用的非金属矿粉体也达到其10%以上，并且初级产品较多，随着塑料行业进入从数量主导型向质量、品种、效益为主导的产业结构过度和升级的阶段，对所需填加的非金属粉体的性能要求也就越高。其中改性非金属粉体与载体树脂加工成的功能填充母粒，就是其中的一类，并且是非金属粉体深加工重要的一部分，也是非金属粉体加工的延深产品。
　　在塑料加工业所使用的树脂中，除聚氯乙烯树脂以外的多数塑料制品的原料，都是几毫米的颗粒料，而超微细的非金属粉体只有几分微至几十纳米，两者的体积差别大，密度相差悬殊，很难混匀。而且挤出机和注塑机对物料是沿轴向方向的混匀性很有限，加之加工设备的震动，树脂颗粒上浮，造成料斗下料时组份不匀，产生离析，另外粉体颗粒很小时（如纳米CaCO3），其比表面积很大，表面能高，使颗粒间的吸引力增大，造成颗粒团聚。由此必将造成成型的塑料制品中组份不匀，这不仅使材料性能得不到保证且由于物料组份的波动，很难实现稳定的加工成型。而采用母粒法可得到组份均一的成型制品，也可实现加工成型的稳定性，并且还可弥补表面改性时未能完全解决的分散问题，使其在塑料制品的应用中可以很好的起到功能性的效果。
　　1、非金属粉体母粒的加工
　　所谓非金属粉体母粒，就是将所要填加的某种非金属粉体与适当比例的载体树脂混合、混炼、塑化、造粒，制成与塑料制品的基体树脂体积相近的颗粒。非金属粉体母粒是由非金属粉体，载体树脂和助剂三大部分组成。
　　在母粒加工前，应用表面改性剂对非金属粉体进行表面改性，以增强其分散性，提高与树脂的交联性等。
　　1.1 非金属粉体和载体树脂的选择
　　非金属粉体母粒的加工，应根据塑料制品的技术性能要求来选择非金属粉体，并要求能在塑料制品中起到一定的功能性作用。如用煅烧高岭可加工成保温母粒、电缆母粒重钙粉体可加工成填充母粒、降解母粒滑石粉可加工成工程塑料用母粒，氢氧化铝和氢氧化镁粉体可加工成阻燃母粒纳米CaCO3可加工成地膜、包装膜及其它制品的功能母粒等。一般选择非金属粉体的粒度在1250目以上，加工成母粒后，应用到塑料制品中能起到功能性的作用。
　　载体树脂的选择，应先根据非金属母粒应用于某种塑料基体树脂的制品，来确定和采用其同类的树脂做为载体树脂，以使母粒与基体树脂有良好的相熔性。一般应选择熔体流动速率高，熔点较低的树脂，特别是载体树脂的熔融粘度，应尽可能与所要填充的基体树脂接近，也可将两种树脂复合后作为载体树脂使用。
　　1.2 非金属粉体的表面改性
　　由于非金属粉体与有机高分子树脂的极性不同，相互之间的亲合性差，加之非金属粉体颗粒之间也存在着团聚等问题，造成在载体树脂中的分散不均匀。因此，首先应对粉体进行表面改性，降低其表面能，解决其团聚问题，增强与树脂的交联性和粉体的分散性。粉体的表面改性分为湿法和干法。
　　干法表面改性工艺简单，成本低。而湿法的表面改性工艺复杂，成本高，但表面改性的质量要好于干法。湿法表面改性，一般在池或槽的用搅拌机搅拌改性，也有湿法改性的专用设备，但在改性时所需的改性剂用量比较大，在浆液中达到一定的浓度时才能得到好的改性效果，而后还要进行脱水和干燥等工序。并且在干燥时，温度过高时对改性的效果也有一定的影响。所以，在使用干法改性能达到技术要求的情况下，均宜采用干法改性。一般颗粒较大的（微米级）的可用高速捏合机加分级机进行表面改性，颗粒较细（小于微米级）的可用气溶胶法进行表面改性。
　　经表面改性后的非金属粉体分散到树脂中后，在该区域树脂一改性剂一非金属粉体之间可产生一种良好的界面结合，这主要是改性剂在其中起到了一种桥梁作用。所以表面改性剂和助剂的选择是粉体表面改性的重要一环。可根据不同粉体种类和用途等，选择改性剂和助剂。一般硅酸盐类粉体，宜选用硅烷偶联剂，碳酸盐类粉体，宜选用钛酸脂或铅酸脂偶联剂。
　　由于纳米颗粒的非金属粉体（如纳米CaCO3）的表面积是微米级的几十倍至百倍以上，并且都有较高的表面活性。如果用大量的表面改性剂对纳米粒子进行表面改性，形成单分子的包覆，这样就可能造成主要是表面改性剂与树脂的接触，不能充分发挥纳米粒子自身的功能性。由于引力位能与粒径成正比，排斥位能与粒子的粒径平方成正比。对一定粒径的粒子而言，引力位能随粒径减少的速度远小于排斥位能减少的速度。因此纳米粒子聚集体内表现出极强的引力作用，要使其达到原生粒子粒径的分散状态，在工业化生产中是很难达到的。为此对纳米CaCO3采取适当的表面改性处理，保持一定的分散性，然后再用加工母粒的办法弥补其不足，以达到其应用的目的。
　　1.3 非金属母粒的加工
　　将改性粉体与所选择的载体树脂，按所需比例加入到高速捏合机中，同时加入其它助剂，进行搅拌、混合后即可用于母粒的加工。
　　母粒加工设备应选择同向双螺杆挤出机。它的特点是连续密闭，产品质量稳定，生产效率高。同时螺杆上混合、塑化、混炼功能的螺纹是根据需要制成组合的块状元件，称之为积木式螺杆。并且要根据不同的基体原料选择不同长径比螺杆的挤出造粒机。
　　混配好的混合料送到挤出机的料仓，然后进入主机进行混合、塑化、混炼、挤出、热切、风冷（或冷切）等工序，即可生产出非金属母粒产品。也可根据塑料制品的技术性能要求，加工出其它各种专用系列母粒。
　　母粒加工时要根据不同比例的配料量以及树脂的技术参数，选择不同的加工温度及螺杆的转速等。挤出机的排气口最好使用真空泵排气，并宜安装两个排气口。这主要是考虑到物料在螺杆与筒体之间熔融、剪切、混炼、挤压过程中温度升高后，将产生许多气体（包括水蒸气、低分子物的气体等），若不及时排出则易使有用的物料降解，性能变差，降低产品质量，同时生产出的母粒易产生小气孔，直接影响到塑料制品的质量。
　　2、非金属粉体母粒的应用效果
　　一般用400目非金属粉体加工的母粒，是以填充料在塑料制品中应用，只是能达到增量和降低成本的效果。难以满只很多塑料制品的功能性要求。而用微米和纳米级非金属粉体加工的母粒，弥补了这些缺陷，且能起到较好的功能性的效果。
　　三种粒度（um）的改性重钙母粒相同的量分别填加到PE树脂中，吹膜后的拉伸强度（Mpa，纵/横）：38um　21.3/2010um：30.2/29.1 5um：33.2/32.3。
　　改性与未改性的纳米级CaCO3的母粒以不同的量填加到PE树脂中其冲击强度是不相同的。
　　三种不同的10um粉体母粒相同的量分别填加到PE树脂中，吹膜后的远红外线的阻隔率（%）为：空白,50碳酸钙,61远红外陶瓷粉,72高岭土,86。
　　用非金属粉体和载体树脂可加工出多种类型的功能母粒，这主要是根据非金属粉体的一些独特的功能性来加工出塑料制品所需的功能母粒，以提高塑料制品的功性能。
　　3、讨论
　　在母粒加工工序中，对粉体的表面改性是十分重要的，这直接关系到其特性能否发挥功能性的问题。由于粉体颗粒很细，比表面积大，表面能高，相互之间的团聚，对塑料制品的功能性提高不大。所以，为了减小粉体颗粒的团聚，提高其分散性，降低其表面能，同时考虑到它与基体树脂能起到很好的交联作用等问题。就一定要对其粉体颗粒进行表面改性，由此可改善粉体颗粒与基体树脂之间的界面交联性，提高它在基体树脂中的分散性，这对塑料制品的成型加工和产品质量及长期使用都十分有益。
　　填加改性重钙的粒度越细的母粒，PE膜的拉伸强度就越高。这说明，并非所有的填充非金属粉体的树脂体系的拉伸强度都低于基体树脂。因为所填加的母粒中的非金属粉体的粒度细、比表面积大，又通过有针对性的表面改性处理和造粒，其分散性能提高，并能与基体树脂的界面有更好的结合，在拉伸应力的作用下微细非金属粉体颗粒可能与基体树脂一起移动和变形，且受外界负荷的有效截面增加。所以，经表面改性的粒度细、分散性好、交联性好的非金属粉体加工成母粒后，按一定比例加到树脂中，其体系的拉伸强度是有可能高于基体树脂的。但不是填加量越高越好，而是在一定的填加范围内可以达到这一效果。
未经表面改性的纳米CaCO3与PE基体间也是具有一定的界面粘接作用力，对PE树脂有一定的增强增韧作用。经表面改性处理的纳米CaCO3与PE粘接的效果要好于未改性的，这主要是经改性后的纳米CaCO3的分散性及与树脂的交联性都得到了提高，起到了应力集中的点的作用。受外力作用时，颗粒周围的剪切应力转移，使与之相交联的基体产生局部屈服，吸收更多的能量，从而达到了提高其冲击强度的效果。
　　很多非金属粉体都有其独特的功能性，经表面改性后制成各种功能母粒和专用母粒，填加到所需这些功能制品的基体树脂中，使其在塑料制品中产生所需的功能性。
　　4、结语
　　用小于10um的非金属粉体加工的塑料用母粒，填加到塑料制品中可起到一定的功能效果。在加工过程中，首先要对粉体颗粒进行有针对性的表面改性，以提高其分散性和功能性其次要根据不同比例的配料量以及树脂的技术性能要求，来选择加工不同功能的母粒。另外，母粒的加工还应与各类高聚物的混合改性相结合，适应和进一步提高高聚物共混性和功能性。
　　非金属粉体母粒的加工，是非金属粉体深加工的重要部分。特别是在塑料行业向质量、品种、效益为主导的产业结构过渡和升级的阶段，非金属行业应与其配合，使非金属粉体的深加工也能进一步向高质量、高技术、高附加值及多功能化转化和延伸，加大非金属粉体的应用范围。