滑石粉是一種水合硅酸鹽，其化學(xué)式是3MgO·4SiO2·H2O。其結晶形狀可為片狀、葉狀、針狀和塊狀。
純滑石的結構由一層水鎂石（氫氧化鎂，MgO·H2O）夾于兩層二氧化硅之間構成，層間彼此疊加，相鄰的滑石層依靠弱的范德華力結合。當對其施加剪切作用時(shí)，很容易發(fā)生層間的相互滑動(dòng)。
滑石粉對大多數化學(xué)試劑顯現惰性，與酸接觸不分解，是電的不良導體，導熱性低且耐熱沖擊性高，加熱到900℃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，廣泛用于塑料和涂料領(lǐng)域，但滑石粉親水性的表面使其在一些疏水領(lǐng)城的應用受到了限制，為進(jìn)一步改善其性能并拓寬其應用領(lǐng)城，必須進(jìn)行表面改性。
1、滑石粉表面改性方法及常用改性劑
（1）滑石粉常用表面改性劑
為了讓滑石粉更好地與聚合物結合，目前改性用的改性劑主要有兩大類(lèi)：
偶聯(lián)劑類(lèi)：主要為鈦酸脂類(lèi)、鋁酸脂類(lèi)、硅烷類(lèi)及硬脂酸類(lèi)，應用較多的是鈦酸脂類(lèi)，其分子結構為R´-O-Ti-（O-X-R-Y）n，其中R´O-能與填料表面化學(xué)結構起作用，R為具有脂肪或芳香結構的長(cháng)鏈纏結基團，可改善聚合物與填料間的相容性，Y為活性反應基團，能在聚合物填充體系中起交聯(lián)或鍵合作用。簡(jiǎn)言之，偶聯(lián)劑的一個(gè)基團與滑石粉表面反應以鍵合力結合，另一個(gè)基團參與高聚物的聚合反應以鍵合力與聚合物結合，這樣，偶聯(lián)劑就像橋一樣使兩者結合起來(lái)。
表面活性劑類(lèi)：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按、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，但其與填料表面結合的機理與偶聯(lián)劑不同。眾所周知，無(wú)機粒子的表面都帶有電荷，且根據粒子的帶電性質(zhì)可知，隨溶液的pH值不同，無(wú)機粒子的表面帶電性質(zhì)亦不同，當溶液的pH值大于無(wú)機粒子的ZETA等電點(diǎn)時(shí)，粒子表面帶負電荷，粒子可吸附陽(yáng)離子表面活性劑，同樣.當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、離子對的形成、“憎水鍵”的形成而完成的。但是，表面活性劑對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。
（2）滑石粉表面改性方法
國內外的改性方法大致可分為6種：
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)，現今比較普遍的方法。
機械化學(xué)方法：運用粉碎、摩擦等方法增強粒了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，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，舊本對部分滑石粉就采取由大粒子變小的方法增強其表面活性，而后與經(jīng)丙烯酸改性的PP料或PP與PE的共混料混合，所的增強材料一般用于汽車(chē)的保險杠、發(fā)動(dòng)機周?chē)悴考?、空調零件、儀表盤(pán)等工業(yè)配件，其中滑石粉一般不經(jīng)表面處理。國內有的將16.5μm粒徑的滑石粉在攪拌磨中粉碎后包覆硅烷偶聯(lián)劑從而達到對其改性的目的。
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。對滑石粉而言，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)生聚合反應達到表面包覆的效果。
局部活性改性：利用化學(xué)反應在粒子表面接枝上不同的官能團，達到表面改性的目的。
高能量表面改性：利用高能放電、紫外線(xiàn)、等離子射線(xiàn)等對粒子進(jìn)行表面改性。這種方法就是利用高能放電、紫外線(xiàn)、等離子射線(xiàn)等所產(chǎn)生的巨大能量對粒子表面進(jìn)行改性，使其表面具有活性。提高粒子與聚合物的相容性。
沉淀反應改性：利用沉淀反應進(jìn)行改性。這種方法就是利用沉淀效應對粒子表面進(jìn)行包覆，從而達到改性的效果。
2、滑石粉在塑料領(lǐng)域中的應用
滑石粉填充塑料，可改善制品的剛性、尺寸穩定性、潤滑性，可防止高溫蠕變，減少對成型機械的磨損，可使聚合物在通過(guò)填充提高硬度與抗蠕變性的同時(shí)抗沖擊強度基本不變。如果處理得當，其可使聚合物的耐熱沖擊強度提高，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度?；鄣膬r(jià)格低廉，使之適用于作為增量劑（復合物價(jià)格較低而樹(shù)脂的物理性能下降極?。?，同時(shí)，滑石粉的片狀結構或縱橫比高又使之適用于作為增強劑（提高復合物的機械性能）。
應用于PP料方面：這方面的應用是現在研究的最廣的，也是應用的最多的?，F在廣泛應用于汽車(chē)的零部件上，例如汽車(chē)的保險杠、發(fā)動(dòng)機周?chē)悴考?、空調零件、儀表盤(pán)、車(chē)燈、底盤(pán)、踏板等零部件。
另外，還應用于改善PP料的各項力學(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料的機械強度，用于生產(chǎn)洗衣機的配件、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、尺寸穩定性好等特點(diǎn)，得到了廣泛的應用。
在汽車(chē)方面的應用：PP料來(lái)源廣泛，密度小，并可通過(guò)改性提高其物理化學(xué)性質(zhì)，可以在不降低機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(chē)用冷卻風(fēng)扇，不但重量輕、噪音低、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(guān)結構是片狀的，由于它的這種特殊結構，與顆粒狀填料相比，具有明顯的增強作用，尤其是在PP料中加入時(shí)其成核作用使拉伸屈服強度和剛性明顯提高，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(guān)。
例如，在國外，美國的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(chē)的搖窗升降機；日本的三菱以及德國的奧迪公司使用EPDM和滑石粉聯(lián)合填充PP料用于制作汽車(chē)用的保險杠等。
國內，成都有機硅研究中心為桑塔納轎車(chē)成功地研究出用于搖窗機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(chē)門(mén)內襯板用的滑石粉填充的PP料以及化工部南通合成材料廠(chǎng)為上海大眾汽車(chē)公司研制的替代VW4405PP6（德國改性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(pán)、底盤(pán)、踏板等亦有廣泛應用。
另外，現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，可大幅度地降低汽車(chē)的自重以減低油耗。
應用于家電方面：在我國，PP料以通用型的為主，高強以及耐沖擊的高性能的PP料很少，這與國外的情況相比差距很大。用滑石粉填充PP料可明顯提高PP料的耐沖擊性、耐熱性、耐腐蝕性，主要應用于生產(chǎn)洗衣機等家電，其中洗衣機是用量最大的。
例如，濟南塑料制品廠(chǎng)以合適的工藝及配方制出的滑石粉填充的PP料應用于濟南洗衣機廠(chǎng)的滾筒洗衣機的配套件生產(chǎn)，其制品經(jīng)檢驗完全合格。
應用于其他塑料方面：因為滑石粉填充塑料不僅可提高制品的剛性、改善尺寸穩定性、潤滑性，還可減少對成型機械和模具的磨損，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(chǎng)就使用纖維含量較高的滑石粉填充PVC，對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、滑石粉在涂料領(lǐng)域中的應用
因為滑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，片狀粒子結構的滑石粉可使涂膜具有很高的耐水性和瓷漆不滲性，主要應用于底漆和中間涂料；纖維狀粒子結構的滑石粉，因吸油量高且具有良好的流變性，使得涂料的儲存穩定性得到改進(jìn).并可使涂料的流變性及流平性得到很好的改善，同時(shí)可提高涂料的耐侯性。
涂料本身是一種廣義上的復合材料，之所以是以液體形式出現，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)是一種復合材料。涂料在施工過(guò)程中屬于假塑性流體，既是當剪切力增加時(shí)其黏度下降的一類(lèi)非牛頓型流體，因此，有效分散并與涂料樹(shù)脂完全潤濕的滑石粉可有效地改善涂料的流變性。
根據流變模型，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)生滑動(dòng)在滑石粉有效潤濕并完全分散的前提下因滑石粉的層間內聚力大于涂層間的內聚力使得薄層間發(fā)生界面滑動(dòng)的屈服應力提高，在流變模型中，可將其視為薄層的厚度增加，因此.剪切速率減小，黏度提高。當外力增加時(shí)，其內部結構部分被破壞，黏度下降，在外力消失后，滑石粉層間的回復的趨勢又使得涂料的貓度部分提高，表現出了類(lèi)似觸變性流體的性質(zhì)，在其它助劑的輔助下可達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，滑石粉的片狀結構可有效地改善涂膜的流平性。
當涂膜完全干燥后，滑石粉因其較高的長(cháng)徑比，可賦予涂膜以較高的抗沖擊強度和斷裂韌性?；墼诟稍锏耐磕ぶ械淖饔妙?lèi)似于在高分子復合材料中的作用。
4、改性滑石粉應用前景
隨著(zhù)人們對滑石粉特性的認識逐步加深，滑石粉在涂料、塑料等行業(yè)中的應用領(lǐng)域將不斷擴大。由于改性高檔滑石粉的生產(chǎn)能力遠遠小于國內外市場(chǎng)的需求，滑石粉的合理改性越來(lái)越被人們重視。
因此，在我們熟悉滑石粉各種理化性能及其在各行業(yè)中應用特性的同時(shí)，要在實(shí)驗和生產(chǎn)應用中不斷總結，不斷探索創(chuàng )新，運用現有高科技手段擴大中低檔產(chǎn)品的深加工，開(kāi)發(fā)高附加值的產(chǎn)品，共創(chuàng )滑石行業(yè)和涂料等加工行業(yè)的共贏(yíng)局面。隨著(zhù)滑石粉改性技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，其在我國塑料、涂料等行業(yè)中必將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。
來(lái)源：滑石粉的改性及應用，作者：謝海安、金小剛；滑石粉的應用特性及表面改性，作者：殷代武等
編輯整理：粉體技術(shù)網(wǎng)
2018年第四期礦物精細加工與應用技術(shù)高級研修班
2018年12月2日-4日 廣州
培訓大綱：
1、非金屬礦粉體精細加工技術(shù)
2、非金屬礦粉體表面改性技術(shù)
3、非金屬礦粉體在涂料中的應用技術(shù)
4、非金屬礦粉體如何打開(kāi)涂料行業(yè)市場(chǎng)
5、2018涂料狼群工程師技術(shù)沙龍
6、聯(lián)誼晚宴
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