滑石粉概述
 滑石粉實(shí)際上是一種帶負(fù)電荷的微細(xì)粒子，特別是被水較好濕潤(rùn)的滑石粉表現(xiàn)出較高的雙層電位，其負(fù)電荷量與瓷土相當(dāng)。另一方面，由于滑石粉的表面性能較低，其表面親空氣而憎水，氣固兩相接能界面張力小于液固兩相界面張力。所以，滑石粉不易脫出空氣而被水濕潤(rùn)，因而影響它的分散性，從而制約了它在纖維上的留著。據(jù)有關(guān)研究資料表明，填料的留著與纖維一樣，同樣與過(guò)濾、絮聚和吸附作用有關(guān)，但最顯著的是絮聚作用的效應(yīng)，其次是過(guò)濾作用。由此可知，要提高滑石粉的留著率，必須首先讓滑石粉的表面獲得良好而充分的滑潤(rùn)。
 
 滑石粉的主要成分是滑石。滑石為片狀層間結(jié)構(gòu)，純品為白色至淺紅或淺灰色的細(xì)膩粉末，相對(duì)密度為2.7～2.85，折射率為1.57～1.59，滑石粉的片狀層間結(jié)構(gòu)使其具有許多重要性質(zhì)，如高電阻率和低透氣率，潤(rùn)滑性和低磨損性，很好的疏水性。用作橡塑料填充劑﹑增容劑﹑隔離劑及表面處理劑，對(duì)物性有補(bǔ)強(qiáng)作用,尤其是壓縮歪及觸感,使用在EVA橡膠發(fā)泡制品中,EPDM﹑PVC電線電纜料效果特別明顯�；�石主要成分是滑石含水的矽酸鎂，分子式為Mg3［Si4O10］( OH)2�；�石屬單斜晶系。晶體呈假六方或菱形的片狀，偶見(jiàn)。通常成致密的塊狀、葉片狀 、放射狀、纖維狀集合體。無(wú)色透明或白色，但因含少量的雜質(zhì)而呈現(xiàn)淺綠、淺黃、淺棕甚至淺紅色；解理面上呈珍珠光澤。硬度1，比重2.7～2.8�；�石具有潤(rùn)滑性、耐火性、抗酸性、絕緣性、熔點(diǎn)高、化學(xué)性不活潑、遮蓋力良好、柔軟、光澤好、吸附力強(qiáng)等優(yōu)良的物理、化學(xué)特性，由于滑石的結(jié)晶構(gòu)造是呈層狀的，所以具有易分裂成鱗片的趨向和特殊的滑潤(rùn)性，如果Fe2O3的含量很高則會(huì)減低它的絕緣性。
 2.用途：(1)化妝品級(jí)(HZ)：用于各種潤(rùn)膚粉、美容粉、爽身粉等。(2)醫(yī)藥—食品級(jí)(YS)：醫(yī)藥片劑、糖衣、痱子粉和中藥方劑、食品添加劑、隔離劑等。(3)涂料級(jí)(TL)：用于白色體質(zhì)顏料和各類水基、油基、樹脂工業(yè)涂料、底漆、保護(hù)漆等。(4)造紙級(jí)(ZZ)：用于各類紙張和紙板的填料，木瀝青控制劑。(5)塑料級(jí)(SL)：用于聚丙烯、尼龍、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯和聚脂類等塑料的填料。(6)橡膠級(jí)(AJ)：用于橡膠填料和橡膠制品防粘劑。(7)電纜級(jí)(DL)：用于電纜橡膠增劑、電纜隔離劑。(8)陶瓷級(jí)(TC)：用于制造電瓷、無(wú)線電瓷、各種工業(yè)陶瓷、建筑陶瓷、日用陶瓷和瓷釉等。(9)防水材料級(jí)(FS)：用于防水卷材、防水涂料、防水油膏等。(10)微細(xì)滑石粉：用于高級(jí)油漆涂料、塑料、電纜橡膠、化妝品、銅板紙涂料、紡織潤(rùn)滑劑等。
滑石的作用與化學(xué)成份
滑石是一種具層狀構(gòu)造的含水的鎂質(zhì)硅酸鹽礦物，化學(xué)式為Mg3［Si4O10］(OH)2，以氧化物表示為3MgO·4SiO2·H2O。由于其質(zhì)軟，有很強(qiáng)的滑膩感而得名�；�石具有較高的電絕緣性、絕熱性、高熔點(diǎn)和對(duì)油類有強(qiáng)烈的吸附性能,因此在工業(yè)上有廣泛的用途。而且隨著工業(yè)的發(fā)展,用量不斷增加，應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。中國(guó)年產(chǎn)量近100萬(wàn)t，用于造紙工業(yè)約占總產(chǎn)量的60%，油氈工業(yè)約占15%。此外廣泛用于醫(yī)藥、化工、紡織、陶瓷、雕塑等許多領(lǐng)域。因此，滑石礦在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中是占有重要地位的礦種之一。
礦石礦物原料特點(diǎn)
滑石礦物的理論成分為MgO=31.72%，SiO2=63.12%，H2O=4.76%。所含的硅有時(shí)被鋁或鈦替代（鋁可達(dá)2%，鈦可達(dá)0.1%），鎂則經(jīng)常被鐵、錳、鎳及鋁替代。含F(xiàn)eO可達(dá)5%，含F(xiàn)e2O3達(dá)4.2%，NiO達(dá)1%。有的含有少量鉀、鈉、鈣。經(jīng)類質(zhì)同象替代可形成不同成分的滑石變種，如鐵滑石Fe3［Si4O10］(OH)2、鈣滑石Ca3［Si4O10］(OH)2、鎳滑石Ni3［Si4O10］(OH)2等。 滑石屬于斜方柱晶類。微細(xì)晶體呈六方或菱形板狀，但很少見(jiàn)。通常呈致密塊狀、葉片或鱗片狀集合體。 純凈的滑石呈白色或微帶淡黃、粉紅、淡綠、淡褐色調(diào)。帶較深顏色的滑石乃是含有雜質(zhì)元素所致。玻璃光澤。致密塊狀滑石呈貝殼狀斷口。硬度為1，密度2.58～2.83g/cm3�；�石富有滑膩感，有較高的電絕緣性。 根據(jù)用途將滑石礦物原料分為兩類，即塊狀滑石和滑石粉。雕刻工藝品用的塊狀滑石的顏色可起到美化作用，因此雜質(zhì)致色元素在此則是有益組分。造紙及化工用的滑石粉則要求潔白。因此，所含有的鐵、錳、鎳及鈦等致色元素雜質(zhì)則是有害的組分。純凈的滑石礦石很少，通常有其他礦物伴生，例如綠泥石、菱鎂礦、透閃石、白云石、菱鐵礦、石英、黃鐵礦等。這些礦物改變了礦石的化學(xué)組成，使礦石帶色，并明顯地影響礦石的物理性質(zhì)，使之相應(yīng)的降低其工業(yè)品級(jí)。
滑石的礦石類型在國(guó)外一般分為四類:
 (1) 塊滑石 致密塊狀，可以加工成一定大小的不同形狀塊體。雜質(zhì)少，滑石含量在70%以上。
(2) 片狀軟滑石 為碳酸鎂質(zhì)巖石的一種蝕變產(chǎn)物，常見(jiàn)的伴生礦物是綠泥石。這是一種用途最廣泛的礦石。
 (3) 透閃石滑石 有時(shí)稱為硬滑石，乃是塊狀或?qū)訝畹囊环N巖石。含有不同量的透閃石、直閃石、方解石、白云石、蛇紋石等伴生礦物。這種礦石的特點(diǎn)是氧化鈣含量較高，達(dá)6%～10%。
(4) 混合滑石 是一種含有滑石、白云石、方解石、蛇紋石、綠泥石等的片狀巖石,色白，易碎。 在國(guó)內(nèi)按滑石含量不同分為塊滑石和滑石巖，后者滑石含量低于70%，需經(jīng)選礦才能利用�；�石巖主要有滑石綠泥石巖和滑石碳酸鹽巖�；�石綠泥石巖除含有綠泥石和滑石外，還常伴有蛇紋石、輝石等，顏色大多數(shù)為綠色�；�石碳酸鹽巖中與滑石伴生的為菱鎂礦或白云石，顏色多為淡灰色。
二、 用途與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 滑石用途很廣泛，除作為輕工業(yè)產(chǎn)品的原料外，還用于農(nóng)業(yè)、化妝品以及醫(yī)藥。其主要用途及其質(zhì)量要求簡(jiǎn)述于下。
 (一) 塊滑石的用途及質(zhì)量要求 塊滑石根據(jù)用途分為兩類，即工業(yè)滑石及化妝品滑石，各有相應(yīng)的質(zhì)量要求。
 1.工業(yè)滑石據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)BG1534-94，工業(yè)滑石按塊度長(zhǎng)、寬、厚的任何一個(gè)最大尺寸，劃分為三種規(guī)格: 大塊滑石:最大邊的尺寸應(yīng)大于200mm; 中塊滑石:最大邊的尺寸為20～200mm; 小�；�石:最大粒徑小于20mm。 其中小�；�石再劃分為1號(hào)、2號(hào)及3號(hào)三個(gè)質(zhì)量等級(jí)。工業(yè)滑石的物理化學(xué)性能應(yīng)符合表4.15.1規(guī)定。塊滑石用來(lái)制造滑石瓷、制耐火磚和電盤、雕刻工藝美術(shù)品以及填加于化妝品、食品中。
2.化妝品滑石 化妝品級(jí)塊滑石對(duì)質(zhì)量要求很高，對(duì)物理化學(xué)性能有嚴(yán)格要求。例如礦石中無(wú)砂性顆粒,且有潤(rùn)滑感。細(xì)菌總數(shù)小于或等于500個(gè)/g，霉菌小于或等于100個(gè)/g，不得檢出如大腸桿菌、葡萄球菌、綠膿桿菌等致病菌。當(dāng)磨成滑石粉時(shí)細(xì)度大于或等于75μm，通過(guò)率98.0%。重金屬含量小于或等于40×10-4。 (二) 滑石粉的用途及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
滑石粉用途十分廣泛，用量最大的為造紙工業(yè)，其次是防水材料工業(yè)。
 1.造紙工業(yè) 滑石粉在造紙工業(yè)中主要有三種用途，即用作填料、涂料和紙漿的樹脂控制劑。滑石可使紙張堅(jiān)固潔白，增加不透明度和亮度，增強(qiáng)對(duì)油墨的吸附能力。滑石對(duì)顏料有較強(qiáng)的固著力，使彩色印刷品獲得良好的色彩效果。 滑石的凹面磨耗值很低，因而對(duì)造紙?jiān)O(shè)備和印刷設(shè)備磨損甚小。再者滑石密度小于二氧化鈦(TiO2)，因此作為填料比二氧化鈦優(yōu)越。而滑石粉的價(jià)格遠(yuǎn)低于二氧化鈦，使之更具有競(jìng)爭(zhēng)性。 滑石粉已成功地用于廢紙脫墨工藝中，可有效地使廢紙?jiān)诟∵x和洗滌中脫墨。 
 2.防水材料 滑石既可以用作屋面制品——油氈、屋面紙、瀝青瓦、屋面板等的填充料，又可以用作屋面材料的防粘粉劑。當(dāng)用作填充料時(shí)，滑石在熔融的瀝青組分中起穩(wěn)定劑作用，增加屋面材料的穩(wěn)定性和抗風(fēng)化能力。當(dāng)滑石粉噴灑在瀝青瓦或成卷的屋面材料表面時(shí),可以防止其在制作和存放期間發(fā)生粘連。 防水材料工業(yè)可使用低等級(jí)的帶色和不純的粗磨滑石粉，
3.其他工業(yè) 滑石在塑料工業(yè)、橡膠工業(yè)、電纜工業(yè)、陶瓷工業(yè)、涂料工業(yè)及紡織工業(yè)皆有重要用途。
滑石粉的作用
滑石粉是一種重要的含水的鎂硅酸鹽礦物，分子式： 3MgO.4SiO2.H2O. 理論組成為 SiO263.36%,MgO31.89%.4SiO2.H2O4.75%. 滑石屬單斜晶系晶體，呈鱗片狀，葉片狀，纖維狀。是自然界中硬度最小的礦物之一。本公司的 超細(xì)滑石粉是選用優(yōu)質(zhì)滑石礦為原料，經(jīng)過(guò)采選、水洗、風(fēng)干、破碎、研磨等工序加工而成。每道工序都按照嚴(yán)格的操作規(guī)格和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)，最終產(chǎn)品經(jīng)檢測(cè)合格后，才準(zhǔn)予包裝出廠。產(chǎn)品具有白度高、顆料分布均勻，粒徑分布窄及比表面積大等特點(diǎn)。 四、產(chǎn)品功能： 滑石通常用作填料，廣泛應(yīng)用于造紙、涂料、油墨、電纜、陶瓷、橡膠、醫(yī)藥、紡織、飼料等行業(yè)，作填充劑起到增加產(chǎn)品的體積，降低生產(chǎn)成本。   1、在涂料中，滑石粉作為填料，可起到骨架作用，降低制造成本同時(shí)提高涂料的漆膜硬度。分為透明型及遮蓋型超細(xì)滑石粉。透明型超細(xì)滑石粉主要用于油性涂料。遮蓋型滑石粉主要用于水性涂料。   2、滑石在造紙工業(yè)主要用于造紙?zhí)盍�、涂料和樹脂控制及脫墨劑。滑石用作造紙的填料主要用于新聞紙、銅紙版、膠印紙、書寫紙等，滑石可使紙張堅(jiān)固潔白，增加不透明度和亮度，增強(qiáng)對(duì)油墨的吸附能力�；�石對(duì)顏料有較強(qiáng)的固著力，使彩色印刷品獲得良好的色彩效果。   3、用于橡膠中，可增加橡膠的體積，改善橡膠的加工性，起半補(bǔ)強(qiáng)或補(bǔ)強(qiáng)作用，并可調(diào)節(jié)橡膠的硬度。   4、在塑料中，可增加塑料的體積，降低產(chǎn)品成本，提高塑料的尺寸穩(wěn)定性及塑料的硬度和剛性，改善塑料的耐熱性，改進(jìn)塑料的散光性。
滑石粉的改性及應(yīng)用
1.1 滑石粉的性質(zhì) 滑石粉是一種水合硅酸鹽,其化學(xué)式是3MgO· 4SiO·H20,其結(jié)晶形狀可為片狀,(層狀),葉狀,針狀或塊狀.純滑石的結(jié)構(gòu)由一層水鎂石(氫氧化鎂.MgO·H2O)夾于兩層二氧化硅之間構(gòu)成,層間彼此疊加,相鄰的滑石層依靠弱的范德華力結(jié)合.當(dāng)對(duì)其施加剪切作用時(shí),很容易發(fā)生層間的相互滑動(dòng).滑石粉對(duì)大多數(shù)化學(xué)試劑顯現(xiàn)惰性,與酸接觸不分解,是電的不良導(dǎo)體,導(dǎo)熱性低且耐熱沖擊性高,加熱到 9000C的高溫仍不分解.滑石的這些優(yōu)良性質(zhì)使得其成為一種很好的填充劑,可用于填充塑料或用于涂料的填加劑. 1.2 改性的必要性 1)滑石粉填充塑料,可改善制品的剛性,尺寸穩(wěn)定性,潤(rùn)滑性,可防止高溫蠕變,減少對(duì)成型機(jī)械的磨損,可使聚合物在通過(guò)填充提高硬度與抗蠕變性的同時(shí)抗沖擊強(qiáng)度基本不變.如果處理得當(dāng),其可使聚合物的耐熱沖擊強(qiáng)度提高,可改善塑料的成型收縮率,制品的彎曲彈性模量及拉伸屈服強(qiáng)度.滑石粉的價(jià)格低廉,使之適用于作為增量劑(復(fù)合物價(jià)格較低而樹脂的物理性能下降極小),同時(shí),滑石粉的片狀結(jié)構(gòu)或縱橫比高又使之適用于作為增強(qiáng)劑(提高復(fù)合物的機(jī)械性能). 2)因?yàn)榛�石粉具有良好的懸浮性和易分散性且磨蝕性低,滑石粉可作為涂料的填充劑, 片狀粒子結(jié)構(gòu)的滑石粉可使涂膜具有很高的耐水性和瓷漆不滲性,主要應(yīng)用于底漆和中間涂料;纖維狀粒子結(jié)構(gòu)的滑石粉因吸油量高且具有良好的流變性,使得涂料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性得到改進(jìn).并可使涂料的流變性及流平性得到很好的改善,同時(shí)可提高涂料的耐候性. 3)改性填充的原理:填充改性是基于聚合物與填料復(fù)合物兩相體系界面之間通過(guò)不同的化學(xué)鍵 (包括氫鍵,極性鏈)形成表面碇系效應(yīng),體系中的填料粒子界面張力在復(fù)合物界面上形成空洞,縫隙之間進(jìn)行填充,在其與填料進(jìn)行摻混過(guò)程之中易于進(jìn)行力和能量傳遞而形成良好的分散,從而達(dá)到提高制品的機(jī)械化學(xué)性能的目的. 1.3 改性用改性劑 改性的機(jī)理是利用某些帶有兩性基團(tuán)(親油及親水基團(tuán))的小分子或高分子化合物對(duì)進(jìn)行復(fù)合的兩種物質(zhì)中的一種或兩種進(jìn)行表面改性,使其表面性質(zhì)由憎水變?yōu)橛H水或由親水變?yōu)槭杷?目的是使兩種物質(zhì)更好的結(jié)合.對(duì)滑石粉而言,為了讓滑石粉更好地與聚合物結(jié)合, 目前改性用的改性劑主要有兩大類: a)偶聯(lián)劑類:主要為鈦酸脂類,鋁酸脂類,硅烷類及硬脂酸類,應(yīng)用較多的是鈦酸脂類, 其分子結(jié)構(gòu)為 R'一O一Ti一(O一X—R—Y)n,其中R'O-能與填料表面化學(xué)結(jié)構(gòu)起作用,R為具有脂肪或芳香結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)鏈纏結(jié)基因,可改善聚合物與填料間的相容性,Y為活性反應(yīng)基因,能在聚合物填充體系中起交聯(lián)或健合作用.簡(jiǎn)言之,偶聯(lián)劑的一個(gè)基因與滑石粉表面反應(yīng)以鍵合力結(jié)合,另一個(gè)基團(tuán)參與高聚物的聚合反應(yīng)以鍵合力與聚合物結(jié)合,這樣, 偶聯(lián)劑就像橋一樣使兩者結(jié)合起來(lái). b)表面活性劑類:主要是十二烷基苯磺酸鈉,十二烷基磺酸鈉,十二烷基三甲基溴化銨, 十二烷基三甲基氯化銨,烯基磺酸鈉等,其在聚合物與填料之間相容性改善的作用與偶聯(lián)劑相同,但其與填料表面結(jié)合的機(jī)理與偶聯(lián)劑不同.眾所周知,無(wú)機(jī)粒子的表面都帶有電荷, 且根據(jù)粒子的帶電性質(zhì)可知,隨溶液的PH值不同,無(wú)機(jī)粒子的表面帶電性質(zhì)亦不同,當(dāng)溶液的PH值大于無(wú)機(jī)粒子的ZETA等電點(diǎn)時(shí),粒子表面帶負(fù)電荷,粒子可吸附陽(yáng)離子表面活性劑,同樣,當(dāng)PH值小于ZETA等電點(diǎn)時(shí),可吸附陰離子表面活性劑.表面活性劑在離子的表面的作用是通過(guò)離子交換,離子對(duì)的形成,"憎水鍵"的形成而完 成的.但是,表面活性劑對(duì)聚合物的吸附不是很好,一般采取吸附單體而后再聚合形成微膠囊包覆. 1.4 國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)的改性方法 國(guó)內(nèi)外的改性方法大致可分為6種: a)表面覆蓋改性:將表面活性劑覆蓋于粒子表面,賦予粒子表面新的性質(zhì). b)機(jī)械化學(xué)方法:運(yùn)用粉碎,摩擦等方法增強(qiáng)粒表面活性的改性方法. c)外膜層改性:在粒子表面均勻地包覆一層聚合物,從而使粒子表面性質(zhì)發(fā)生變化的方法. d)局部活性改性:利用化學(xué)反應(yīng)在粒子表面接枝上帶不同的官能團(tuán),達(dá)到表面改性的目的. e)高能量表面改性:利用高能放電,紫外線,等離子射線等對(duì)粒子表面改性. f)沉淀反應(yīng)改性:利用沉淀反應(yīng)進(jìn)行改性. 2 改性方法 主要的改性方法及改性手段 1)表面覆蓋改性:將表面活性劑覆蓋于粒子表面,賦予粒子表面新的性質(zhì). 這種方法就是將表面活性劑或偶聯(lián)劑以吸附或化學(xué)鍵的方式與粒子表面結(jié)合,使粒子表面由親水變?yōu)槭杷?使粒子與聚合物的相容性得以改善.其原理大致可理解為表面活性劑或偶聯(lián)劑在粒子表面形成一層單分子膜,因其帶有兩性基團(tuán),所以它的親水基團(tuán)必定朝向粒子表面,那么它的另一基因(也就是親油基因)必定朝向外,因此,當(dāng)粒子與聚合物結(jié)合時(shí)兩者有很好的相容性,從而達(dá)到對(duì)粒子表面改性的目的.這種方法是現(xiàn)今比較普遍的方法. 2)機(jī)械化學(xué)方法:運(yùn)用粉碎,摩擦等方法增強(qiáng)粒子表面活性的改性方法. 這種方法是將比較大的粒子通過(guò)粉碎,摩擦等方法使其變得較小,在這個(gè)過(guò)程中粒子的表面活性變大,亦即表面吸附能力增強(qiáng),易于吸附其他的物質(zhì),使工藝簡(jiǎn)化,成本降低,同時(shí)可使產(chǎn)品的質(zhì)量易于控制.例如,日本對(duì)部分滑石粉就采取由大粒子變小的方法增強(qiáng)其表面活性,而后與經(jīng)丙烯酸改性的 PP料或PP與PE的共混料混合,所的增強(qiáng)材料一般用于汽車的保險(xiǎn)杠,發(fā)動(dòng)機(jī)周圍零部件,空調(diào)零件,儀表盤等工業(yè)配件,其中滑石粉一般不經(jīng)表面處理.國(guó)內(nèi)有的將16.5μm粒徑的滑石粉在攪拌磨中粉碎后包覆硅烷偶聯(lián)劑從而達(dá)到對(duì)其改性的目的. 3)外膜層改性:在粒子表面均勻地包覆一層聚合物,從而使粒子表面性質(zhì)發(fā)生變化的方法. 這種方法是將粒子表面先進(jìn)行活化處理,使其表面活性增強(qiáng),吸附能力增強(qiáng),可吸附單體及引發(fā)劑使單體在粒子表面發(fā)生聚合反應(yīng),最終在粒子表面形成一層聚合物膜.通過(guò)這種方法可使無(wú)機(jī)粉體達(dá)到表面改性的目的,改善其在有機(jī)物中的分散穩(wěn)定性.聚合反應(yīng)一般為原位聚合和乳液種子聚合.例如,談定生等人對(duì)TiO2的表面包覆就是采取的原位聚合法, 是PMMA包覆在TiO2表面的,國(guó)內(nèi)也有采取乳液聚合的方法對(duì)無(wú)機(jī)粒子進(jìn)行包覆的.對(duì)滑石粉而言,可采用先粉碎活化,再在一定條件下吸附表面活性劑,然后通過(guò)表面活性劑吸附單體,最后使單體發(fā)生聚合反應(yīng)達(dá)到表面包覆的效果.對(duì)于為何對(duì)滑石粉采用先用表面活性劑處理,原因是滑石粉的表面不如Ti02活性大,不能很好地完全吸附單體,可能導(dǎo)致不能完全包覆影響改性效果.另外,滑石粉為片狀結(jié)構(gòu),原位聚合放出的大量的熱可使部分滑石粉層間的范德華鍵被破壞,發(fā)生層間剝離,有利于形成部分納米結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料. 4)局部活性改性:利用化學(xué)反應(yīng)在粒子表面接枝上不同的官能團(tuán),達(dá)到表面改性的目的. 眾所周知,無(wú)機(jī)粒子表面有一些基團(tuán)具有活性可與其他的基因反應(yīng).所以,可利用化學(xué)反應(yīng)在粒子表面接枝一些可與聚合物相容的基因或官能團(tuán),使無(wú)機(jī)粒子與聚合物有更好的相容性,或使無(wú)機(jī)粒子一官能團(tuán)參加聚合物的聚合反應(yīng),從而達(dá)到無(wú)機(jī)粒子與聚合物復(fù)合的目的.例如,日本三共精粉的 ACP活性碳酸鈣就是在力化學(xué)作用下使吸附有丙烯酸類單體的碳酸鈣進(jìn)行表面接枝反應(yīng)而得到的. 5)高能量表面改性:利用高能放電,紫外線,等離子射線等對(duì)粒子表面改性. 這種方法就是利用高能放電,紫外線,等離子射線等所產(chǎn)生的巨大能量對(duì)粒子表面進(jìn)行改性,使其表面具有活性.提高粒子與聚合物的相容性. 6)沉淀反應(yīng)改性:利用沉淀反應(yīng)進(jìn)行改性. 這種方法就是利用沉淀效應(yīng)對(duì)粒子表面進(jìn)行包覆,從而達(dá)到改性的效果. 3 應(yīng)用 3.1 應(yīng)用于塑料方面 1)應(yīng)用于PP料方面:這方面的應(yīng)用是現(xiàn)在研究的最廣的,也是應(yīng)用的最多的.現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于汽車的零部件上,例如汽車的保險(xiǎn)杠,發(fā)動(dòng)機(jī)周圍零部件,空調(diào)零件,儀表盤,車燈,底盤,踏板等零部件.另外,還應(yīng)用于改善PP料的各項(xiàng)力學(xué)性能,賦予材料新的性質(zhì), 例如用32%的滑石粉填充PP料,可提高 PP料的機(jī)械強(qiáng)度,用于生產(chǎn)洗衣機(jī)的配件,生產(chǎn)的建筑排水管件,具有表面光潔度高,韌性好,熱變形溫度高,尺寸穩(wěn)定性好等的特點(diǎn),得到了廣泛的應(yīng)用.以下分別進(jìn)行論述: a)在汽車方面的應(yīng)用:無(wú)論哪個(gè)國(guó)家,PP料占汽車中所用塑料總量中的最大比例,例如歐洲是 28.1%,日本是28.8%,其原因是PP料來(lái)源廣泛,密度小,并可通過(guò)改性提高其的物理化學(xué)性質(zhì),可以在不降低機(jī)械性能的前提下降低成本,減輕重量,降低油耗.例如用滑石粉填充的PP料注射成型的汽車用冷卻風(fēng)扇,不但重量輕,噪音降低,而且提高了冷卻效率.在填充料方面,滑石粉是最好的選擇,原因是滑石粉的微觀結(jié)構(gòu)是片狀的,由于它的這種特殊結(jié)構(gòu),與顆粒狀填料相比,具有明顯的增強(qiáng)作用,尤其是在PP料中加入時(shí)其的成核作用使拉伸屈服強(qiáng)度和剛性明顯提高,使得滑石粉-聚合物(PP料)具有一系列優(yōu)良的機(jī)械力學(xué)性質(zhì),可代替ABS,尼龍和改性PPO等工程塑料,滑石粉增強(qiáng)的PP不僅剛度和韌性之間的關(guān)系均衡,而且表面硬度高,抗刮傷性好,紋理美觀.例如在國(guó)外,美國(guó)的HPM公司用20%的滑石粉填充的PP料制成168m2,5kg的蜂窩狀的吸音天花板和轎車的搖窗升降機(jī);日本的三菱以及德國(guó)的奧迪公司使用EPDM和滑石粉聯(lián)合填充PP料用于制作汽車用的保險(xiǎn)杠等.國(guó)內(nèi),成都有機(jī)硅研究中心為桑塔納轎車成功地研究出用于搖窗機(jī)卷筒外殼和電器插件外殼用的滑石粉填充的PP料;燕山公司研制出的車門內(nèi)襯板用的滑石粉填充的PP 料以及化工部南通合成材料廠為上海大眾汽車公司研制的替代VW4405PP6(德國(guó)改性PP 料,用于生產(chǎn)空氣濾清器)的滑石粉填充的PP料等.其它方面如儀表盤,底盤,踏板等亦有廣泛應(yīng)用.另外,現(xiàn)在將改性后的滑石粉用于SMC料中也在研究中,如果研究成功,大幅度地降低汽車的自重以減低油耗. b)應(yīng)用于家電方面:在我國(guó),PP料以通用型的為主,高強(qiáng)的以及耐沖擊的高性能的PP 料很少,這與國(guó)外的情況相比差距很大.用滑石粉填充PP料可明顯提高PP料的耐沖擊擊性,耐熱性,耐腐蝕性,主要應(yīng)用于生產(chǎn)洗衣機(jī)等家電,其中洗衣機(jī)是用量最大的.例如濟(jì)南塑料制品廠以合適的工藝及配方制出的滑石粉填充的PP料應(yīng)用于濟(jì)南洗衣機(jī)廠的滾筒洗衣機(jī)的配套件生產(chǎn),其制品經(jīng)檢驗(yàn)完全合格. c)應(yīng)用于其他塑料方面:因?yàn)榛�石粉填充塑料不僅可提高制品的剛性,改善尺寸穩(wěn)定性, 潤(rùn)滑性,還可減少對(duì)成型機(jī)械和模具的磨損,故其還可用于其他塑料如PE,PVC,ABS以及尼龍等.例如,用滑石粉填充ABS和尼龍,可改善ABS及尼龍的繞曲模量.重慶合成化工廠就使用纖維含量較高的滑石粉填充PVC,對(duì)PVC進(jìn)行改性,而后用改性了的PVC生產(chǎn)出了各方面性能俱佳的PVC地磚. 3.2 應(yīng)用于涂料方面 眾所周知,滑石粉具有層狀結(jié)構(gòu),在受到剪切力的作用下層間會(huì)發(fā)生滑動(dòng),失去外力后, 層間又具有回復(fù)的趨勢(shì).同時(shí)滑石粉具有片狀結(jié)構(gòu),因此,具有較高的長(zhǎng)徑比.在復(fù)合材料中可有效地提高復(fù)合材料的剪切模量及屈服應(yīng)力值. 涂料本身是一種廣義上的復(fù)合材料,之所以是以液體形式出現(xiàn),是為了方便其施工.在溶劑揮發(fā)后,墻體表面的涂料實(shí)質(zhì)是一種復(fù)合材料.涂料在施工過(guò)程中屬于假塑性流體,既是當(dāng)剪切力增加時(shí)其動(dòng)度下降的一類非牛頓型流體,因此,有效分散并與涂料樹脂完全潤(rùn)濕的滑石粉可有效地改善涂料的流變性.根據(jù)流變模型,可將施工過(guò)程中的涂料看作是由許多厚度為dh的薄層所組成,在外力作用下薄層之間發(fā)上滑動(dòng)在滑石粉有效潤(rùn)濕并完全分散的前提下因滑石粉的層間內(nèi)·聚力大于涂層間的內(nèi)聚力使得薄層間發(fā)生界面滑動(dòng)的屈服應(yīng)力提高,在流變模型中,黏度提高.當(dāng)外力增加時(shí),其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部分被破壞,黏度下降.在外力消失后,滑石粉層間的回復(fù)的趨勢(shì)又使得涂料的黏度部分提高,表現(xiàn)出了類似觸變性流體的性質(zhì),在其它助劑的輔助下可達(dá)到較理想的流變性質(zhì).涂膜施工完畢至完全干燥的過(guò)程中, 滑石粉的片狀結(jié)構(gòu)可有效地改善涂膜的流平性.當(dāng)涂膜完全干燥后,滑石粉因其較高的長(zhǎng)徑比,可賦予涂膜以較高的抗沖擊強(qiáng)度和斷裂韌性.滑石粉在干燥的涂膜中的作用類似在高分子復(fù)合材料中的作用.
滑石粉的應(yīng)用展望
滑石粉在塑料中的應(yīng)用有其古老而又輝煌的歷史。在我國(guó)經(jīng)歷了一個(gè)不自覺(jué)使用到自覺(jué)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的過(guò)程，隨著我國(guó)滑石粉加工技術(shù)和裝備的現(xiàn)代化，可以說(shuō)提供的不同檔次的產(chǎn)品已能滿足當(dāng)前塑料加工行業(yè)的需要，現(xiàn)在的問(wèn)題是如何更加全面、深入地認(rèn)識(shí)滑石的特性，開(kāi)辟更多的應(yīng)用領(lǐng)域，使滑石粉的附加值通過(guò)新技術(shù)和新應(yīng)用得以提高，共創(chuàng)滑石行業(yè)和塑料加工行業(yè)的雙贏局面。1）大力宣傳滑石粉填充塑料的可環(huán)境消納性，通過(guò)制造輿論和無(wú)可爭(zhēng)辯的事實(shí)讓消費(fèi)者和社會(huì)監(jiān)管者承認(rèn)和接受這一觀點(diǎn)，為滑石粉在新的領(lǐng)域應(yīng)用打開(kāi)局面。2）充分利用滑石粉有別于其它填料的特點(diǎn)，樹立起滑石粉改性塑料不可動(dòng)搖的地位�；�石粉價(jià)格低、摩損輕微、填充塑料薄膜透光性好，對(duì)紅外線有阻隔作用，可起到成核劑的作用等等都應(yīng)當(dāng)反復(fù)宣傳，直到深入人心。3）滑石礦與其它礦物伴生使得滑石粉的成分因產(chǎn)地而千差萬(wàn)別。有一些共生礦物與滑石一起粉碎并不會(huì)對(duì)塑料的性能造成太大影響，對(duì)此應(yīng)加以研究落實(shí)以利于滑石資源的充分利用。有一些共生礦物可能帶來(lái)影響，如有些塑料企業(yè)反映當(dāng)?shù)氐幕�石粉在塑料中使用明顯變色，就有可能是共生礦物的問(wèn)題，也應(yīng)加以研究確定，不能因此認(rèn)為滑石粉不能用于塑料加工。4）滑石粉的粗細(xì)對(duì)填充塑料的性能是有明顯影響的，隨著粒徑尺寸降低，填充塑料的拉伸強(qiáng)度和模量都有顯著提高，但滑石粉過(guò)細(xì)，會(huì)使表面處理的任務(wù)加重，如果表面處理不好，反而會(huì)造成性能不佳，還會(huì)影響加工流動(dòng)性。因此滑石粉的細(xì)度要適宜，以能滿足材料性能和加工性能要求為前提，并非越細(xì)越好。5）經(jīng)驗(yàn)表明，滑石粉的表面有機(jī)化處理要比碳酸鈣困難得多，由于前面已述過(guò)的原因，通常的偶聯(lián)劑處理方法并不能使所有滑石粉顆粒的表面都得到有效的處理，進(jìn)而會(huì)影響到滑石粉與基體塑料的親合狀態(tài)。低分子聚乙烯的包覆要比偶聯(lián)劑的效果好得多，也可以使用馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH），它可有效地改善兩相界面親合狀態(tài)，從而對(duì)提高填充材料的力學(xué)性能有利。眾多科研人員對(duì)碳酸鈣的表面處理具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，而且通過(guò)選擇表面處理劑和改進(jìn)處理工藝和設(shè)備，都確保了超微細(xì)碳酸鈣顆粒極高的表面活化率，甚至提出全新的原位化學(xué)組合處理的理論和方法，這對(duì)作好滑石粉的表面處理大有借鑒意義。這方面的進(jìn)展和突破也將對(duì)滑石粉的改性效果帶來(lái)重大影響�；�石粉作為一種礦物填料在塑料中應(yīng)用有著久遠(yuǎn)的歷史。隨著滑石粉的特性被人們更深刻的認(rèn)識(shí)以及滑石粉加工應(yīng)用技術(shù)不斷的進(jìn)步，滑石粉在塑料中的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)大，應(yīng)用的數(shù)量也將迅速提高。