滑石粉在塑料(PVC)填充改性中的作用
一、什么是滑石
滑石理想成分的化學(xué)式為Mg3[Si4O10](OH)2或3MgO•4SiO2•H2O, MgO 31.72%,SiO2 63.52%, H2O 4.76%。滑石是已知的礦物中最軟的品種之一,而且使人有一種潤滑感。滑石的莫氏硬度為1,方解石莫氏硬度為3,商品供應(yīng)的滑石產(chǎn)品較純滑石硬,是因為含有方解石和透閃石等類礦物雜質(zhì)所形成的。
二、滑石的物理性能
未加工的滑石顏色有多種,有白色、灰色、黃色、藍色、淺綠色、粉紅色、褐色等。粉碎后各種滑石都成為一種由灰到白的粉末,并具有不同的固體光澤。
由于滑石的特殊構(gòu)型的片狀特性,在樹脂中均勻分布后,像水泥制件中加入的金屬支撐材料,具有優(yōu)異的力學(xué)性能。被認為是一種增強性材料,這一點與其它顆粒狀礦物是不同的。
三、滑石主要產(chǎn)區(qū)
目前我國探明的滑石粉主要分布在廣西桂林一帶、山東棲霞、萊州膠東半島、遼寧海城地區(qū)等。由于礦源不同,滑石的性能結(jié)構(gòu)不同,經(jīng)過對比應(yīng)用試驗,廣西的滑石透明性好,加工性能優(yōu)異。山東膠州半島的滑石粉SiO2含量較低,白度好,但透明性差。遼寧海城的滑石粉礦產(chǎn)資源豐富,價格適中,品種較多。但滑石粉的品種很多,礦源不同,加工技術(shù)也有差異,在選擇滑石粉時一定要根據(jù)用途不同,選擇不同規(guī)格、不同指標的滑石粉。滑石粉中的SiO2含量對滑石粉的性能有影響(見下表)。
SiO2含量 |
價 格 及 性 能 |
40%以下 |
價格低廉、白度一般、透明性差、力學(xué)性能差 |
40%~50% |
價格較低、白度較好、透明性較差、力學(xué)性能一般 |
50%~55% |
價格適中、白度較好、透明性較好、力學(xué)性能較好 |
55%~60% |
價格較高、白度好、透明性好、力學(xué)性能較好 |
60%以上 |
價格高、礦源少、白度非常好、透明性好、力學(xué)性能好 |
四、滑石粉在塑料中的作用
滑石粉是塑料填充改性重要的無機材料,目前在國內(nèi)外已廣泛用于聚丙烯改性,主要用作生產(chǎn)汽車零部件、前后保險杠、儀表盤面板、內(nèi)裝飾面板等;還用于家電工業(yè),如洗衣機零部件、空調(diào)零部件、電視后殼、電加熱器外殼及各種日用家電外殼等。
滑石的價格低廉,適于做增量劑,同時滑石的片狀構(gòu)型或縱橫比(顆粒的平均直徑與其厚度之比)高又使之適于作為增強劑(提高復(fù)合物的機械特性)。用于塑料方面的商品滑石是薄片構(gòu)型的細粉碎產(chǎn)品。
滑石粉在塑料中廣泛應(yīng)用,其特點如下:
①粒度及形狀 用作填料的大多數(shù)滑石產(chǎn)品是很細的。滑石的結(jié)晶形狀可為片狀(層狀)、葉狀(闊葉狀)、針狀或塊狀。我國生產(chǎn)的滑石顆粒形狀大多呈片狀結(jié)構(gòu)。片狀顆粒的平均直徑與其厚度之比稱為縱橫比,它是衡量滑石的一項重要指標。
②表面性質(zhì) 滑石隨其來源不同而呈現(xiàn)不同的表面性質(zhì)。產(chǎn)品細度影響比表面積和吸油率。影響這些性質(zhì)的其它因素有表面粗糙度、顆粒形狀以及孔隙體積。一般來說,由于滑石的片狀構(gòu)型,使滑石具有很大的比表面積。
③電性和熱性質(zhì) 滑石是電的非導(dǎo)體,可應(yīng)用于生產(chǎn)高頻電絕緣材料。滑石加熱到900℃的高溫仍穩(wěn)定。滑石導(dǎo)熱性低而且對熱沖擊性高。在加熱條件下,滑石失去一部分結(jié)構(gòu)水而不改變其光學(xué)或結(jié)晶性質(zhì)。當溫度超過800℃,滑石失去其結(jié)合的結(jié)晶水并通過吸熱反應(yīng)分解為頑輝石。
④光學(xué)性質(zhì) 純滑石有三個折射率,分別是X=1.539,Y=1.589,Z=1.589,它具有小而可變的光軸角。所以當滑石用于農(nóng)用大棚膜中,可改變太陽光的照射方向,將直射光轉(zhuǎn)換成散射光,提高薄膜的保溫效果。
熔融復(fù)合技術(shù)介紹: 采用片狀構(gòu)型滑石填充的聚合物,不論在室溫還是高溫下,都比以顆粒狀填料(如碳酸鈣)填充的聚合物表現(xiàn)出較高的剛度和抗蠕變性。為了最大限度提高上述性能,實際上應(yīng)用了專門的熔融復(fù)合技術(shù)以把大量填充的滑石摻入聚合物中。微細滑石顆粒的專門復(fù)合需要施用全部的特殊熔融復(fù)合作用(涂擦、彎折、拉伸、涂抹、壓、剪切),以使得滑石顆粒被熔融聚合物充分潤濕以及實現(xiàn)滑石顆粒的高度分散,因而形成一個均勻的復(fù)合材料。為此,必須使用間歇或連續(xù)熔融混合裝置來生產(chǎn)分散有填料的樹脂粒狀料。這種填充的預(yù)混料隨后可經(jīng)注射、模塑或擠出設(shè)備加工制成最終的產(chǎn)品。
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