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硅灰石的产品性能及用途(在改性塑料中的应用)

作者: tom123 时间:2022-07-14 11:17:11 阅读:49

一、硅灰石特性及应用

硅灰石是一种无机针状矿物,常呈片状、放射状、纤维状集合体,属于单链硅酸盐矿物。其主要成分是CaSiO3,结构式Ca3[Si3O9],主要成分为SiO250.9%)、CaO46.9%)、FeO0.55%)、Al2O30.25%)等(另一说:化学成分CaO 48.25%SiO2 51.75%。)。

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硅灰石颜色通常为白色或带灰和浅红的白色,有少数呈肉红色,少量黑色,条痕无色;细板状晶体,集合体呈放射状或纤维状;玻璃光泽,解理面上现珍珠光泽;硬度:4.5~5.5;比重:2.75~3.10;熔点:1540℃。一般情况下耐酸、耐碱、耐化学腐蚀。吸湿性小于4%。吸油性低、电导率低、绝缘性较好。

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储量与分布:中国和印度是世界上硅灰石资源最丰富的国家。中国目前发现矿产地百余处,估计资源量近2亿吨。截至1996年底止,在14个省、自治区中已有探明储量的矿产地31处,保有矿石储量13265万吨,位居世界前列。保有储量最多的是吉林省梨树县霍家店,占全国总保有矿石储量的40%;其余依次为云南、江西、青海、辽宁4省,共占全国保有矿石储量的49%;浙江、湖南、安徽、内蒙古、广东5省区共占全国保有储量的10%;江苏、广西、湖北、黑龙江4省区共占全国保有矿石储量的1%

最优产地:湖北、吉林、云南、江西、青海、辽宁。

开发与应用:硅灰石目前主要用于陶瓷、塑料、橡胶、油漆、涂料、冶金、造纸等行业,生产耐火材料或作为石棉、玻璃纤维代用品等。

1.1、陶瓷行业

陶瓷工业是硅灰石产品的主要应用领域,约占总用量的50%,主要用于生产釉面砖、美术瓷、卫生瓷、日用瓷、电力瓷、高频低耗无线电瓷和化工陶瓷等。硅灰石白度高,即使是天然硅灰石块矿纯度和白度也多都在90%以上,在陶瓷釉料中代替SiO2CaO混合料,能够烧出平滑均一、亮白光洁的釉面。硅灰石中的SiO2CaO成分提供了低的膨胀率和良好的抗热震性,因而可减少坯料在烧成过程中的收缩,稳定烧成过程,基本不产生裂纹,减少了制品刺点,且烧出的陶瓷具有膨胀系数低的优良性能。

1.2、塑料行业

硅灰石所具有的高电阻、低介电常数和低吸油性使之相对其他非金属矿物材料表现出明显的优势。改性后的硅灰石与塑料的相容性大大提高,其经粉碎后仍保持的针状晶形使之添加到塑料中可以改善塑料的性能,并保证产品具有高的热稳定性、低介电性、低吸油性以及高机械强度,同时降低制品的成本。

1.3、橡胶行业

硅灰石在橡胶行业的应用研究在国内开展较早,并实现了用RB硅灰石粉代替立德粉、部分钛白粉、白炭黑、轻钙、陶土等作为各型橡胶的填料,制品的多项性能指标得到改进。应用结果表明,硅灰石用在浅色橡胶中,可大量代替钛白粉、陶土和立德粉,起到一定的补强作用,并能提高白色着色剂的遮盖能力,起到增白作用。

1.4、涂料行业

硅灰石在涂料行业主要用于聚丙烯防腐涂料中,其粉状原料具有较高的表面光泽度、较好的防水侵蚀和缓冲pH值的性能硅灰石在涂料中作为体质颜料部分代替钛白粉等白色颜料,起遮盖、增量作用,能够降低涂料的成本,增加漆膜厚度,使漆膜丰满、坚实、耐磨,同时调节涂料的流变性能,如增稠、防沉淀等。硅灰石较高的折射率(1.62)使之在涂料中起到平光剂的作用,制出的颜料能够表现出纯正的白色或者配出的颜料呈现出鲜艳亮丽的色彩,白漆能够长久保持明亮的色调,而且颜料沿表面分布均匀。

1.5、冶金行业

硅灰石是天然的低温熔化材料,具备固有的助熔性能、成分稳定、纯度高、碱度(SiO2/CaO)趋于中性等优良特性,为冶金炼钢的保护连铸料提供了理想的原料,特别是硅灰石中AL2O3的含量甚微,使制成的冶金保护渣吸附钢水中有害杂质AL2O3的能力极强。

1.6、造纸行业

硅灰石用于造纸填料,硅灰石具有折射率高、白度高等特性,做造纸填料,能增加纸张的不透明度和白度。硅灰石用于造纸,所形成的硅灰石—植物纤维网络具有更多微孔型结构,使纸张的吸墨性能提高,同时由于平滑度提高、透显降低,因而增加了纸张的适印性。硅灰石干扰植物纤维的结合,使之对湿度不敏感,降低其吸湿性和变形程度,增加了纸张的尺寸稳定性。

1.7、纤维行业

硅灰石的针状特性、低膨胀率及优良的抗热冲击性,是短纤维石棉理想代用品。高摩擦系数硅灰石代替石棉制备的摩擦材料主要应用在刹车片、阀塞、汽车离合器等领域。

二、硅灰石与改性塑料

2.1、硅灰石在塑料制品中九大应用特点

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以硅灰石在PA6PP改性为例来为大家讲解硅灰石的应用特点。

2.1.1、明显提高弯曲强度及弯曲模量

PA中加入30%硅灰石,弯曲强度及弯曲模量明显提高。这主要是由于硅灰石的针状结构和刚性的特点,使其在片材、板材、薄膜、塑料制品等会有明显的技术优势。

2.1.2、提高拉伸强度

随着硅灰石含量的增加,拉伸强度在增加,据实验数据显示,硅灰石的目数越细,拉伸强度越好。

2.1.3、提高热变形温度

加入30%硅灰石,热变形温度从105℃提高到177℃,增幅高达70℃。对于注塑制品,如各类灯具、耐热零部件、电线电缆、薄膜、管材等,加入硅灰石,可大大提高耐热性。

2.1.4、改善刮擦性和耐摩擦性

硅灰石具有一种特殊的针状结构,物理机械性能独特,可大大增强了成品的耐摩擦性、耐热性。

2.1.5、提高尺寸稳定性,降低收缩率及翘曲变形

PAPP的收缩率在12%左右,而加入矿纤后,可明显降低收缩率,在精密注塑零部件和大型塑料制品制造加工过程中加入适量的矿纤,可有效地保持塑料制品的尺寸稳定性,还可缩短加工冷却周期。

2.1.6、优异的加工稳定性和生产成型性能

无机材料粘度低,加工稳定性好,在树脂中加入一定量的无机材料,可有效降低加工粘度,改善生产工艺的稳定性,并有益制品的成型。

2.1.7、改善塑料制品的外观

加入硅灰石,制品表面富于自然光泽,没有玻纤外露情况,还可解决材料收缩缺陷、翘曲、弯曲等问题。

2.1.8、改善吸水性能

硅灰石的性能稳定,吸水率低,对于类似尼龙的树脂,加入一定量的硅灰石,可有效降低塑料因吸水过高而导致产品物性下降,表面粗糙等现象。

2.1.9 降低塑料的生产成本

矿物纤维(硅灰石)来源丰富,价格优势明显,硅灰石在改善塑料制品性能的同时,可有效地降低生产成本。

2.2、硅灰石在塑料改性中的六大应用注意事项

2.2.1、喂料

尽量使用侧喂料器,原因是硅灰石为针状结构,尽量不要破坏它的结构特征。在比例高于30%时,可采用分步喂料,部分在主喂料器添加,部分在侧喂料器添加。

2.2.2、硅灰石表面活化

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经过表面处理的硅灰石,可改善它与其他物料界面相容性,从而使之结合更牢固,进而提高产品的性能。一般根据具体的需求,可选择硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂等对硅灰石进行表面处理。

2.2.3、造粒工艺(温度、扭矩、电流、剪切)

造粒时机头温度不宜过高,主机电流及螺杆扭矩不能过大,高温高压高剪切等因素,会使硅灰石白度下降(90-92),使颜色微变,此时可适当调整温度、减少剪切,尽量维持产品所需的外观要求。

2.2.4、网带风冷传送切粒工艺

当矿物纤维的添加比例较高时,网带风冷传送切粒工艺也是提高产量,改善劳动强度的新技术.

2.2.5、母粒水分含量

严格控制水分0.5,实际生产可能会≤0.3,避免影响塑料加工和制品质量,如出现气泡、不规则裂纹等现象。

2.2.6、硅灰石适用概况

从不同产品、不同粒径的应用经验证明,800~1500目可适应大部分产品,且性价比较高。

硅灰石可明显改善高分子聚合物的物理性能,扩大塑料制品的应用领域,矿物纤维与高分子聚合物的共混应用是跨学科跨行业的新兴技术和材料的“联姻”,矿物纤维的独特的结构与性能赋与了高分子聚合物更优良的性能。并且价格远远低于高分子聚合物的价格,而且可以高比例添加到高分子聚合物中,从而大幅降低生产成本,给企业带来可观的经济效益。


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