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| 功能性填料活性石英粉的應用研究現狀 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-07-24 10:56:35 瀏覽次數： |
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粉石英原礦經(jīng)洗選分級后的產(chǎn)品，可以應用于陶瓷、耐火材料、精密鑄造、保溫材料、工業(yè)礦物填料及冶金工業(yè)等部門(mén)。
一、粉石英的主要用途
1、在陶瓷中的應用
主要用于電瓷、日用瓷、建筑瓷、衛生瓷及強化瓷的坯料和釉料的原料，用量約2%，在成瓷過(guò)程中，不僅可以降低燒成溫度，縮短燒成時(shí)間,而且燒成的瓷體物相分布均勻，在坯釉交界處很少出現以石英砂研磨原料常見(jiàn)的大顆粒相變裂紋，環(huán)狀裂紋和氣孔等缺陷，熔融邊的厚度基本一致，從而使得瓷件的機械強度顯著(zhù)提高。
2、在耐火材料中的應用
主要用于生產(chǎn)高密度硅磚和硅質(zhì)耐火泥。粉石英原礦具有粒度分布寬和硅高鋁低的特點(diǎn)，是高密度硅磚理想的原料，制出的硅磚荷重軟化點(diǎn)高達℃，適用于熔化溫度很高的玻璃窯爐用粉石英配制的硅質(zhì)耐火泥熱態(tài)溫度高,能顯著(zhù)提高硅磚堆砌性能，能有效阻止高溫液態(tài)物質(zhì)對爐壁的滲透腐蝕,延長(cháng)爐體的壽命，降低堆砌成本。
3、在精密鑄造中的應用
粉石英在精密鑄造中主要用作熔模涂料的填料。熔模涂料是由硅酸鈣水玻璃表面活性劑、水和粉石英等配制而成。粉石英在熔模涂料中主要起耐火材料和提高鑄件表面光潔度的作用。
4、在微孔硅酸鈣保溫材料中的應用
微孔硅酸鈣主要由硅質(zhì)原料與石灰漿經(jīng)水熱凝膠反應合成。它具有容重輕、導熱系數小、使用溫度高、熱損耗低、施工方便和可重復使用等優(yōu)良性能廣泛用于電力、石油、化工、輕工、建筑和冶金等領(lǐng)域，是近年來(lái)發(fā)展的一種新保溫材料和絕熱材料水熱合成硬硅酸鈣石型硅酸鈣絕熱制品。
5、在冶金工業(yè)中的應用
在冶金工業(yè)中需要大量的優(yōu)質(zhì)“硅石”，其質(zhì)量要求SiO2含量98%以上，含氧化鋁低于千分之幾。云峰山粉石英塊狀從外觀(guān)到化學(xué)成分已完全達到此要求，故在制造硅合金中應用前景非常大。
6、在工業(yè)礦物填料中的應用
在微細與超細硅粉產(chǎn)品中可在塑料行業(yè)和橡膠行業(yè)制品中用作填料。如粉石英在地板作填料，要求細度為320目，制得的塑料地板性能完全符合GB4085-83標準。粉石英粉細度在400目時(shí)還可以在耐酸塑料板管用作填料，填充量達10-15%。其耐酸性能顯著(zhù)提高。力學(xué)性能也高于GB4485-84標準中的技術(shù)指標，600目以上時(shí)用作PE薄膜填料，填充量10-12%。
然而，粉石英在這些方面的應用，工業(yè)附加值畢竟較低，而且在作填料方面的用量也非常有限。經(jīng)表面活化處理后的粉石英，由于改善了表面性能，提高了工業(yè)附加值，作為優(yōu)質(zhì)功能填料廣泛應用于環(huán)氧樹(shù)脂封裝材料及橡膠、塑料和涂料等行業(yè)。
在環(huán)氧封裝材料中，改性粉石英所占比例較高，一般在左右,特別是在互感器、高壓開(kāi)關(guān)及干式變壓器等電器產(chǎn)品的絕緣封裝材料中所占比例更大，這是粉石英在高技術(shù)產(chǎn)品中的重要市場(chǎng)。
在橡膠工業(yè)中，改性后的粉石英作為半補強劑可替代部分白炭黑。在膠料中加入粉石英后，粉石英與膠料浸潤性好，吃粉快，飛揚輕，混煉時(shí)間短，膠料柔軟，粘合力大，使橡膠的定伸強度、拉伸強度、可塑性等性能指表均與純白炭黑的膠料接近，且粉石英價(jià)格比白炭黑價(jià)格低廉，完全可部分替代白炭黑。
在塑料中（如PP、PVC、PE等）填充部分粉石英改性產(chǎn)品，制品的性能達標，抗彎強度和耐酸、耐腐蝕性能有明顯提高，且又能節省樹(shù)脂用量,降低復合材料成本。
在涂料行業(yè)中，粉石英產(chǎn)品的粒度、白度、硬度、懸浮性、分散性、吸油率低、電阻率高等特性均能提高涂料的抗耐腐蝕性、耐磨性、絕緣性和耐高溫性。
二、活性粉石英研究現狀
自1981年在贛西首次發(fā)現粉石英礦后，不久即開(kāi)始了粉石英在應用方面的探索。如西安電瓷研究所從年開(kāi)始探索天然粉石英在電瓷生產(chǎn)中的應用并取得成功，從而促進(jìn)了粉石英礦的開(kāi)發(fā)利用工作。
隨著(zhù)粉石英應用的不斷推廣，各方面應用的研究工作也不斷深入。在粉石英用作塑料、橡膠等有機物的填料方面，有人認為由于風(fēng)化淋蝕作用，粉石英表面的SI-O鍵平衡結構被破壞，形成許多活性點(diǎn)，使表面具有較高的活性，與橡膠等有機材料具有很好的浸潤性和較強的親和力，并做了相關(guān)的填充試驗。
如用天然粉石英代替蓄電池膠殼中的陶土、輕鈣或硫酸鋇等作填料，各項性能均超過(guò)指標要求,。但在許多其它試驗中，效果并不理想。如在軟質(zhì)塑料制品中作功能填料時(shí)，塑料的斷裂伸長(cháng)率低于國標在硬質(zhì)聚乙烯板材中作填料時(shí)，板材的彎曲強度低于國標，又如天然粉石英代替陶土作天然橡膠填料時(shí)，其抗拉強度僅接近三級品水平。
天然粉石英作為有機物填料時(shí)在許多情況下并不理想，主要原因是粉石英與高分子材料親和性差，作填料時(shí)分散不均，甚至成團，對產(chǎn)品質(zhì)量有較大影響，因而有必要對粉石英進(jìn)行深加工處理，使之成為具有反應活性的填料。
近幾年來(lái)，隨著(zhù)粉石英市場(chǎng)的日益擴大，粉石英應用領(lǐng)域越來(lái)越廣，國內外的一些科研單位和生產(chǎn)廠(chǎng)家都在積極研究粉石英的深加工處理技術(shù)、開(kāi)發(fā)粉石英的新用途。
如美國用氣流粉碎和分級獲得1-5μm的超細微粉產(chǎn)品及偶聯(lián)改性產(chǎn)品，主要用于環(huán)氧樹(shù)脂聚酯、硅橡膠、尼龍等復合材料中作中、高檔填料和增白劑。
粉石英表面改性是對其性質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化，開(kāi)拓新的應用領(lǐng)域，提高新的工業(yè)價(jià)值和附加值的最有效途徑和最重要技術(shù)之一。表面改性是通過(guò)改變礦物填料原有的表面性質(zhì)親油性、吸油率、浸潤性、混合物粘度等，以改善礦物填料與有機聚合物的親和性、相容性以及加工流動(dòng)性和分散性，提高填料與聚合物相界面之間的結合力，使復合材料的綜合性能以得到顯著(zhù)提高并且增加填充量，降低生產(chǎn)成本。從而使非功能的礦物填料轉變?yōu)楣δ芴盍稀?br />
對粉石英表面改性的研究近幾年才開(kāi)始興起，且研究者眾多。通常是利用單一硅烷偶聯(lián)劑，或鋁酸酷等在一定溫度和攪拌作用下對粉石英進(jìn)行表面改性的。如有研究將經(jīng)過(guò)硅烷改性后的粉石英用作環(huán)氧樹(shù)脂絕緣材料的填料，結果表明，對于經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理后的粉石英，環(huán)氧澆注料的力學(xué)性能大幅度提高，其中，用KH550偶聯(lián)劑處理的，澆注料的力學(xué)性能比未改性的要高48%，用KH-570處理的高52%左右。
有研究將所制備的活性粉石英用于油漆涂料，試用表明，該活性粉石英可用作醇酸調和漆原料，用量達20%，油漆性能良好，各項性能指標達到國家標準，為粉石英的高附加值開(kāi)發(fā)利用提供了新途徑。
在評價(jià)粉石英改性效果時(shí)，往往把粘度和浸潤性滲透時(shí)間、浸潤角、浸潤點(diǎn)等作為主要的表征技術(shù)。但這些表征技術(shù)通常具有不穩定性、不精確性和表面化的特征。如分析某研究中粉石英改性效果的表征結果發(fā)現，經(jīng)KH-560改性后的粉石英，相對粉石英原料，所測粘度反而升高。相對粉石英原料而言，多種改性樣品粘度降低的程度與其滲透時(shí)間上升的程度存在極大的差異，因而不能精確的比較各種改性樣品間的改性效果對于含有極性基團的硅烷偶聯(lián)劑，經(jīng)其改性后的粉石英仍具有親水性，對改性粉石英浸潤性的測試無(wú)法很好的反映其改性效果。因此，僅采用粘度和浸潤性來(lái)表征粉石英的改性效果是不夠的，需要更有效、更全面的表征技術(shù)的綜合利用。
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