滑石粉的功效与作用(决定滑石粉在塑料中应用效果的四大重要指标)

2020-08-05 23:09  阅读 7 views 次

我国滑石粉生产加工企业超过千家,但能生产完全合格的分子化合物塑料用滑石粉的企业不超过10家。能生产基本合格产品的企业不超过15家。 我国目前比较有实力的生产企业把主要精力放在出口产品的生产,严重忽略了国内不断增长的需求。国内分子化合物塑料工业使用的滑石粉很大一部分来自中小企业,和非正规 企业。这使得产品质量很难得到保证。

滑石对分子化合物塑料具有显著的加强效果,但并不是所有滑石产物都有加强效果。加强效果随着产品品位的不同差异非常明显。很难给用于分子化合物塑料工业的滑 石粉提出统一、具体的标准。总的原则塑料特性是:尽量使用粒度相适应的纯滑石产品,产品并没必要越细越好。滑石原料来源必须稳定,产品的品位,出格是粒度分布,湿白度、色相必须稳定和连续。鉴于滑石矿的多样性,取得最佳效果还是需要生产厂家的技术支持的。具体选择产品时,至少应考虑滑石本身的"四度",即:
纯净度
白度
片度
细度
一般地讲,评价一种滑石产品的优劣,至少要考虑以上4个方面的因素。仅以一个指标判断质量都是片面和不完全的。若有人仅以平均粒度来判定滑石粉产品的质量,这是十分值得商榷的。

纯净度
纯净度是指产品的滑石成份含量。自然界和工业生产中滑石都含有杂质,工业中100%的纯滑石产品是不可能存在。毫无疑问,滑石纯净度越高,其加强的效果越好。研究表明:滑石中的某些杂质特性,不仅仅降低纯净度,对最终产品的性能有非常明显的影响。滑石中的碳酸盐,金属铁和重金属对分子化合物塑料的抗老化性,热稳定性有十分不良的影响。绿泥石含量对抗老化性,热稳定性的影响不大。我国白滑石都属于碳酸盐-滑石型,因此应在选矿过程中尽量剔除碳酸盐,选用低铁、低重金属含量的滑石原料生产分子化合物塑料级滑石粉。

辽宁、山东、广西的主要滑石矿床的产品纯净度都比较高,经过筛选后纯净度可达到96-98%,是世界上最适宜做改性分子化合物塑料的滑石原料。但各个地域,同一地域不同厂家的产品中碳酸盐,金属铁和和重金属还是有很大的区别。目前这部分高纯度矿物大部分供出口,国内除一些合资和独资企业外,需求较少。国内市场的滑石产品中滑石的含量在20-98%之间波动。滑石含量低的产品对分子化合物塑料的加强效果十分有限,主要起一般填料的作用。但如果碳酸盐和铁、重金属的含量较高,会引起分子化合物塑料产品的抗老化性,热稳定性都较差。

对滑石纯净度的辨别,用于科学研究的建议使用XRD+物相分析,偏差在5%以内。生产中一般可通过检测烧失量推定滑石的纯净度(绿泥石-滑石型除外)。一般地说,烧失量小于8.0%的产品才比较适宜用于分子化合物塑料作加强填料,最好烧失量在6.5%以下。

白度
滑石检验中的白度有狭义和广义两种。狭义的白度即是一般的白度定义,可用蓝光白度R457、Y、L*、甘茨塑料特性白度、亨特白度来表述。世界上计算白度的公式不下于百种,非金属矿轻工行业经常使用的公式也不下于10种。使用不同仪器,不同计算方法得到的结果也会不同。

国标GB/T 5950 划定了滑石白度的测量方法和计算公式。本标准采用GB3977划定的国际照明委员会(CIE)1964增补标准色度体系和标准照明体 D65,以三常刺激值和色品坐标计算白度;采用GB7921划定的CIE LAB均匀色空间,以明度指数和色品指数计算表示色调、彩度和色差。方法为:当光谱反射比均为1的理想完全反射漫射体的白度为100,光谱反射比均为零的绝对黑体白度为零时,采用本标准划定的条件,测出试样的三非常刺激值,再用所划定的公式计算白度,并可计算试样的色调角、彩度和试样间的色差。

广义的白度包括干白度、湿白度和色相。所说的的湿白度是滑石粉塑料特性加入数量适宜的DMP(邻苯二甲酸二甲脂)后测得的白度。

对同一原料来说,粒度越细,白度越高。水分越高,白度越低。虽然白度的高低对产品的物理性能没有什么影响,但对浅色产品来说,保持颜色的纯洁十分重要的。滑石的一个缺点是混炼后使分子化合物塑料的颜色或多或少地变暗,这是限定滑石在分子化合物塑料中广泛应用的一个重要因素。通过对干白度和湿白度的测量和对比,能定性地反应滑石使分子化合物塑料制品变暗的幅度。湿白度低的产品,使分子化合物塑料变暗的幅度大。值得注意的是,干白度高的滑石其湿白度不一定就高。一般地说,只有纯净度 高、白度也高的滑石其湿白度才高,即分子化合物塑料制品颜色变暗的程度较小。分子化合物塑料行业使用的滑石粉主要存在湿白度和色相,Y、 L* 应尽量高,而a*、b*的绝对值应尽量小。

我国辽宁、山东、广西的主要滑石矿床的部分产物的湿白度可以达到70%以上。这部分产物以出口为主,国内需求量不大。

白滑石当然好,但价格也高。近年来中国白滑石因为供不该求,价格提升得很快。随着分子化合物塑料工业对滑石需求的进一步增长,供不应求的局面还会 加剧。世界范围内白滑石稀缺不是暂时的,供不应求将是以后长期的局面,没有发生逆转的可能。因此,在可能的情况下,应尽量使用低白度滑石。其实,在许多应用领域中,并不需要白滑石。使用白滑石其实是一种华侈。如深色分子化合物塑料中,使用高白度滑石和低白度滑石没有什么区别。试验表明,滑石的湿白度每提高1度,最终产物的塑料白度特性提高只有0.2-0.3度。片面追求滑石的白度并没有什么意义。以前因为中国高档白滑石价格过低,很多用户并未过多考虑使用适当品级白滑石,而是越白越好。随着白滑石价格的进一步提高,有必要转变的思维及看法。

片度
滑石对分子化合物塑料产品显著的加强效用主要来自于其奇特的微观片状结构。滑石粉的片状结构越完整,其加强效果越明显。影响产物片状的两个主要因素是:滑石纯净度 、粉体的加工要领和技能 。

滑石中的杂质都不具备片状结构。滑石越纯,杂质越少,片状结构越好。在对产物微细化的加工过程中,采用不同的加工方法,产品的片状结构保持情况也不相同。不恰当的要领和加工工艺甚至会粉碎其片状结构。目前微细目滑石主要采用气流粉碎技术,有对冲法和旋流法两种加工工艺。

细度
微细化是滑石产品发展趋势,产品越细,其加强效果越好,但同时粒子的表面能增大,容易团聚,分离困难,价格也高。因此需要按照自身的技能水平和现实需要来选择适当细度的产品,并没必要越细越好。分子化合物塑料工业使用的滑石粉细度变化趋势如下:

八十年代分子化合物塑料工业使用的是325-800目产品 ;
九十年代使用的是1250-1500目产品;
2000年以后以2000-3000目产品为主;
目前3000-4000目产品已经开始生产及使用;
对一个滑石产品粒度优劣的评价不仅凭平均粒度一个指标。评价一个产品优劣至少有以下两个指标。
1、 D50
2、 D100(或D97)
这两个指标缺一不可。 产品愈来愈细的同时,人们对微细目滑石粉碎后的微观形状,粒度分布(PSD)提出了更高的要求。评价PSD的主要指标由以前的D50转向D97,D98 直至现在D100。同时对DSP的重现性要求更加严格。

评价一种产品时,其平均粒径不单要符合要求,更重要的是粒度分布应尽量窄,大颗粒尽量少。产品要尽量做到每一批次的粒度分布都相同,这在生产实践中难度是非常大的。在滑石粉的高端产品中,控制粒度分布,粗颗粒的数量是一个非常关键的技术,这既需要有高效率、高精密度、可靠的分级设备,又需要具备丰富的操作 经验和对设备的维护能力。国内掌握比较成熟粒度控制技术的企业只有6-7家。

粒度分布可采用粒度分布仪测量,有激光法和沉降法。但生产实践中大多采用筛分法来检测粗颗粒的多少。

滑石粉因为其本身的片状结构,比表面积大,体积密度较小。325目滑石粉的体密0.8-0.9,1250目滑石粉却降到了0.25-0.3,4000目仅有0.12上下。这使得生产时粉尘污染严重、混料困难、成本提高、生产效率降低。而且远距离供货的运输成本非常高。

针对以上问题,外国已经开发出了滑石粉的压缩技术和造粒技术,通过压缩使得滑石粉体积密度大大提高,如1250目产品的体积密度达到0.8-0.9;造粒就是把粉状滑石粉转化为颗粒状,进一步提高体积密度,使生产过程无粉尘化,同时降低了运输和包装费用,利于存储。以后滑石粉的加工将朝着微细化方向发展,市场需要更细的特性滑石粉。压缩与造粒技术对降低产品运输成本、减少污染、提高下游产品生产效率的作用愈来愈大。

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