滑石作為塑料填料,不但能節省樹(shù)脂的使用量,還能顯著(zhù)地提高產(chǎn)品物理性能,起到增強作用。足夠細度的滑石粉,可顯著(zhù)提高產(chǎn)品的剛度、沖擊強度、抗蠕變性、硬度、抗表面劃傷、耐熱性和提高熱變形溫度。對于應用于汽車(chē)和家電的聚丙稀塑料改性,滑石的性?xún)r(jià)比是其他任何非礦材料所無(wú)法比擬的。
滑石對塑料具有顯著(zhù)的增強效果,但并不是所有滑石產(chǎn)品都有增強效果。增強效果隨著(zhù)產(chǎn)品品質(zhì)的不同差異非常明顯。很難給用于塑料工業(yè)的滑石粉提出統一、具體的標準?!缚偟脑瓌t是:盡量使用粒度適宜的純滑石產(chǎn)品,產(chǎn)品并不一定越細越好?!够蟻?lái)源必須固定,產(chǎn)品的品質(zhì),特別是粒度分布,濕白度、色相必須穩定和連續。鑒于滑石產(chǎn)品的多樣性,正確使用滑石產(chǎn)品,取得最佳效果是需要生產(chǎn)廠(chǎng)家的技術(shù)支持的。
具體選擇產(chǎn)品時(shí),至少應考慮滑石本身的“四度”,即:純度、白度、片度、細度。一般地講,評價(jià)一個(gè)滑石產(chǎn)品的優(yōu)劣,至少要考慮以上四個(gè)方面的因素。僅以任何一個(gè)指標判斷質(zhì)量都可能是片面和不完全的。如有人僅以平均粒度來(lái)評判產(chǎn)品質(zhì)量,這是十分值得商榷的。
1、純度
純度是指產(chǎn)品的滑石含量。自然界和工業(yè)生產(chǎn)中滑石都有雜質(zhì),工業(yè)中100%的純滑石產(chǎn)品不可能存在。毫無(wú)疑問(wèn),滑石純度越高,其增強的效果越好。研究表明:滑石中的某些雜質(zhì),不僅僅降低純度,對最終產(chǎn)品的性能有非常明顯的影響。
滑石中的碳酸鹽、金屬鐵和重金屬對塑料的抗老化性、熱穩定性有十分不利的影響。綠泥石含量對抗老化性、熱穩定性的影響不大。我國白滑石都屬于碳酸鹽-滑石型,因此應在選礦過(guò)程中盡量剔除碳酸鹽,選用低鐵、低重金屬含量的滑石原料生產(chǎn)塑料級滑石粉。
遼寧、山東、廣西的主要滑石礦床的產(chǎn)品純度都比較高,經(jīng)過(guò)手選后純度可達到96-98%,是世界上最適宜做改性塑料的滑石原料。但各地區,同一地區不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品中碳酸鹽、金屬鐵和和重金屬還是有相當大的區別。目前這部分高純產(chǎn)品大部分出口,國內除一些合資和獨資企業(yè)外,需求較少。國內市場(chǎng)的滑石產(chǎn)品中滑石的含量在20-98%之間波動(dòng),差別極大?;康偷漠a(chǎn)品對塑料的增強作用十分有限,主要起一般填料的作用。但由于碳酸鹽和鐵、重金屬的含量較高,導致塑料產(chǎn)品的抗老化性,熱穩定性都較差。
對于滑石純度的鑒別,用于科學(xué)研究的建議使用XRD+物相分析,誤差在5%以?xún)?。生產(chǎn)中一般可通過(guò)檢測燒失量推定滑石的純度(綠泥石-滑石型除外)。一般地說(shuō),燒失量小于8.0%的產(chǎn)品才比較適宜用于塑料增強填料,最好燒失量在6.5%以下。
2、白度
滑石工業(yè)中的白度有狹義和廣義兩種。狹義的白度即是一般的白度定義,可用藍光白度R457、Y、L*、甘茨白度、亨特白度來(lái)表述。廣義的白度包括干白度、濕白度和色相。所謂的濕白度是滑石粉加入適量的DMP(鄰苯二甲酸二甲脂)后測得的白度。

對同一原料來(lái)說(shuō),粒度越細,白度越高。水分越高,白度越低。雖然白度的高低對產(chǎn)品的物理性能沒(méi)有任何影響,但對淺色產(chǎn)品來(lái)說(shuō),保持顏色的純正十分重要的?;囊粋€(gè)缺點(diǎn)是混煉后使塑料的顏色或多或少地變暗,這是限制滑石在塑料中廣泛應用的一個(gè)重要因素。通過(guò)對干白度和濕白度的測量和對比,能定性地反應滑石使塑料制品變暗的幅度。濕白度低的產(chǎn)品,使塑料變暗的幅度大。
值得注意的是,干白度高的滑石其濕白度不一定就高。一般地說(shuō),只有純度高、白度也高的滑石其濕白度才高,即塑料制品顏色變暗的程度較小。塑料行業(yè)使用的滑石粉應主要關(guān)注濕白度和色相,Y、L*應盡量高,而a*、b*的絕對值應盡量小。
我國遼寧、山東、廣西的主要滑石礦床的部分產(chǎn)品的濕白度可以達到70%以上。這部分產(chǎn)品以出口為主,國內需求量不大。白滑石固然好,但價(jià)格也高。近年來(lái)中國白滑石由于供不應求,價(jià)格提升得很快。隨著(zhù)塑料工業(yè)對滑石需求的進(jìn)一步增長(cháng),供不應求的局面還會(huì )加劇。世界范圍內白滑石短缺不是暫時(shí)的,供不應求將是今后長(cháng)期的格局,沒(méi)有發(fā)生逆轉的任何可能。因此,在可能的情況下,應盡量使用低白度滑石。
其實(shí),在許多應用領(lǐng)域中,并不需要白滑石。使用白滑石其實(shí)是一種浪費。如深色塑料中,使用高白度滑石和低白度滑石沒(méi)有任何區別。試驗表明,滑石的濕白度每提高1度,最終產(chǎn)品的白度提高只有0.2-0.3度。片面追求滑石的白度并沒(méi)有意義。以前由于中國高檔白滑石價(jià)格太低,很多用戶(hù)并未過(guò)多考慮使用適當品級白滑石,而是越白越好。隨著(zhù)白滑石價(jià)格的進(jìn)一步提高,有必要轉變浪費的思想觀(guān)念。
3、片度
滑石對塑料產(chǎn)品顯著(zhù)的增強作用主要來(lái)自于其獨特的微觀(guān)片狀結構?;鄣钠瑺罱Y構越完整,其增強效果越明顯。影響產(chǎn)品片狀的兩個(gè)主要因素是:滑石純度、粉體的加工方法和技術(shù)。
滑石中的雜質(zhì)都不具備片狀結構?;郊?,雜質(zhì)越少,片狀結構越好。在對產(chǎn)品微細化的加工過(guò)程中,采用不同的方法,產(chǎn)品的片狀結構保持情況也不一樣。不適當的方法和操作條件甚至會(huì )破壞其片狀結構。
目前微細目滑石主要采用氣流粉碎技術(shù),有對沖法和旋流法兩種。如遼寧艾海采用旋流法氣流磨生產(chǎn)的微細目滑石粉,其片狀結構就得到了完好的保存。
4、細度
微細化是滑石產(chǎn)品發(fā)展趨勢,產(chǎn)品越細,其增強效果越好,但同時(shí)粒子的表面能增大,容易團聚,分散困難,價(jià)格也高。因此需要根據自身的技術(shù)水平和實(shí)際需要來(lái)選擇適當細度的產(chǎn)品,并不一定越細越好。
對一個(gè)滑石產(chǎn)品粒度優(yōu)劣的評價(jià)不能僅憑平均細度一個(gè)指標。評價(jià)一個(gè)產(chǎn)品優(yōu)劣至少有以下兩指標:D50和D100(或D98)。
產(chǎn)品越來(lái)越細的同時(shí),人們對微細目滑石粉碎后的微觀(guān)形狀,粒度分布提出了更高的要求。評價(jià)粒度分布的主要指標由以前的D50轉向D97、D98直至現在的D100。同時(shí)對粒度分布的重現性要求更加嚴格。評價(jià)一種產(chǎn)品時(shí),其平均粒度不但要符合要求,更重要的是粒度分布應盡量窄,大顆粒盡量少。
產(chǎn)品要力爭做到每一批次的粒度分布都相同,這在生產(chǎn)實(shí)踐中難度是非常大的。在滑石粉的高端產(chǎn)品中,控制粒度分布,特別是粗顆粒的數量是一個(gè)非常關(guān)鍵的技術(shù),這既需要有高效率、高精度、可靠的分級設備,又需要具備豐富的操作經(jīng)驗和設備的維護能力。國內掌握比較成熟粒度控制技術(shù)的企業(yè)只有6-7家。
粒度分布可采用粒度分布儀測量,有激光法和沉降法。但生產(chǎn)實(shí)踐中大多采用篩分法來(lái)檢測粗顆粒的多少。
值得注意的是,滑石粉由于其本身的片狀結構,比表面積大,體積密度較小。325目滑石粉的體積密度為0.8-0.9g/cm3,1250目滑石粉卻降到了0.25-0.3g/cm3,4000目?jì)H有0.12g/cm3左右。這使使用時(shí)粉塵污染嚴重、混料困難、成本提高、產(chǎn)率下降。而且遠距離供貨的運費成本相當高。
針對以上問(wèn)題,國外已開(kāi)發(fā)成功了滑石粉的壓縮技術(shù)和造粒技術(shù),通過(guò)壓縮使得滑石粉表觀(guān)密度大大提高,如1250目產(chǎn)品的表觀(guān)密度達到0.8-0.9g/cm3:造粒就是把粉狀滑石粉轉化為顆粒狀,進(jìn)一步提高表觀(guān)密度,實(shí)現無(wú)粉塵化,同時(shí)降低了運輸和包裝費用,方便儲存。今后滑石粉的加工朝著(zhù)微細化方向發(fā)展,市場(chǎng)需要更細的滑石粉。壓縮與造粒技術(shù)對降低產(chǎn)品運輸成本、減少污染、提高下游產(chǎn)品產(chǎn)率的作用越來(lái)越大。
來(lái)源:滑石的特性以及在塑料中的應用,作者:盧繼成等
編輯整理:粉體技術(shù)網(wǎng)
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