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滑石粉表面改性及其在塑料、涂料和造紙中的應用

發布時間：2020-11-23

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 滑(hua)石粉(fen)是一種重(zhong)要的(de)無機填充(chong)材(cai)料，但與高分子(zi)材(cai)料的(de)性(xing)質存在較大差異，缺少親和(he)性(xing)，使其(qi)(qi)在高分子(zi)材(cai)料領城的(de)應用受到限制(zhi)。為進一步改善其(qi)(qi)性(xing)能并拓(tuo)寬其(qi)(qi)應用領域，必須(xu)對(dui)其(qi)(qi)粉(fen)體表面進行改性(xing)處理。
  
  1、滑(hua)石粉表面改(gai)性方法(fa)及(ji)產(chan)品特點
  
  滑石粉常用的表(biao)(biao)面(mian)(mian)改性(xing)劑(ji)(ji)主要(yao)有鈦酸酯(zhi)、硅(gui)烷(wan)和(he)鋁(lv)酸酯(zhi)偶聯劑(ji)(ji)、磷酸酯(zhi)、表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)(ji)、石蠟(la)和(he)有機高分子等(deng)。
  （1）鈦酸酯偶聯劑
  改(gai)性(xing)方法：干法工藝為(wei)滑(hua)石(shi)(shi)粉(fen)在預熱至(zhi)100℃-110℃的(de)高速混合(he)機中(zhong)攪(jiao)拌(ban)烘(hong)干，然后均勻(yun)加入(ru)計(ji)量(liang)(liang)的(de)鈦酸(suan)酯偶聯劑（用適量(liang)(liang)的(de)15#白油稀釋），攪(jiao)拌(ban)數分鐘，即可獲得(de)改(gai)性(xing)滑(hua)石(shi)(shi)粉(fen)；濕法工藝為(wei)鈦酸(suan)酯偶聯劑用一(yi)定量(liang)(liang)溶劑稀釋后，加入(ru)一(yi)定量(liang)(liang)滑(hua)石(shi)(shi)粉(fen)，于95℃下攪(jiao)拌(ban)30min，過濾烘(hong)干得(de)改(gai)性(xing)滑(hua)石(shi)(shi)粉(fen)產品(pin)。
  應用(yong)特性(xing)(xing)(xing)(xing)：經鈦(tai)酸酯(zhi)偶聯(lian)劑改性(xing)(xing)(xing)(xing)的滑石粉填料可(ke)提高(gao)與聚丙烯（PP）的相容(rong)性(xing)(xing)(xing)(xing)，降低(di)體系粘度，增加體系流動性(xing)(xing)(xing)(xing)，改善體系加工性(xing)(xing)(xing)(xing)能，減少變形(xing)，提高(gao)尺寸(cun)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)，擴大PP的應用(yong)范圍。
  
  （2）鋁酸酯偶聯劑(ji)
  改(gai)性(xing)方法(fa)：將適(shi)量的鋁酸酯(zhi)（如L2型）溶于溶劑(ji)（如液體石蠟）中，加(jia)入(ru)烘干的1250目的微(wei)細(xi)滑(hua)石粉進行(xing)研磨(mo)30min改(gai)性(xing)，并在100℃下恒溫一段時間，冷卻(que)后即(ji)得改(gai)性(xing)產品。
  應用特(te)性(xing)(xing)：用鋁(lv)酸(suan)酯改(gai)性(xing)(xing)后的滑(hua)石粉與普通(tong)滑(hua)石粉相比，在液體(ti)石蠟中的粘度減小，水(shui)(shui)滲透時(shi)間(jian)增(zeng)大，有(you)機憎水(shui)(shui)改(gai)性(xing)(xing)效(xiao)果明顯(xian)。由鋁(lv)酸(suan)酯改(gai)性(xing)(xing)的滑(hua)石粉代(dai)替半補強(qiang)(qiang)碳黑填充橡膠，其(qi)拉伸強(qiang)(qiang)度、伸長率等(deng)力學性(xing)(xing)能(neng)有(you)所提高(gao)。同時(shi)，替代(dai)量很大。可達(da)到(dao)降低成(cheng)本，減少環(huan)境污染的效(xiao)果。
  （3）硅烷偶聯劑
  改性方法(fa)：將硅烷偶聯劑（如KH-570）配成溶(rong)液，攪拌均勻。將溶(rong)液滴(di)入烘干(gan)后的滑(hua)石粉(fen)中，攪拌40-60min，使處理(li)劑充分包覆填(tian)料四(si)，再(zai)經加熱(re)烘干(gan)即(ji)制得改性滑(hua)石粉(fen)。
  應用(yong)特(te)性(xing)：由硅烷偶聯劑(ji)進行(xing)表面改性(xing)的(de)滑石(shi)粉(fen)作為高分(fen)子材料(liao)(liao)的(de)填(tian)料(liao)(liao)，可使填(tian)充(chong)體系的(de)強(qiang)度(du)、模量均(jun)有明顯(xian)的(de)提高，改性(xing)效(xiao)果良好，具(ju)有較好的(de)實際應用(yong)價值。
  （4）磷酸(suan)酯
  改性方法：先將滑石粉于(yu)(yu)80℃攪拌下在磷(lin)酸(suan)(suan)酯的(de)水(shui)溶液中預(yu)包覆1h，接著于(yu)(yu)95℃左右干燥(zao)；再升高溫(wen)度至125℃，熱處理1h。磷(lin)酸(suan)(suan)酯的(de)用量為滑石粉的(de)0.5%-8%。
  應(ying)用(yong)特性：磷(lin)酸酯可(ke)與滑石粉表面發生化學吸(xi)附(fu)和物理吸(xi)附(fu)反(fan)應(ying)形(xing)成(cheng)表面包覆，增加(jia)表面包覆量可(ke)改善滑石粉的(de)分散狀態，可(ke)改變填充體系的(de)形(xing)態和機械性能。
  
  2、改性滑石(shi)粉(fen)應(ying)用領域(yu)
  （1）塑(su)料
  滑石粉可(ke)用于(yu)PP、PE、PS、PA、ABS、PC、PVC等產品(pin)(pin)。滑石粉填充塑(su)料，可(ke)改善制品(pin)(pin)的(de)剛性、尺寸穩定性、潤滑性，可(ke)防止高(gao)溫(wen)蠕變，減少對成型機(ji)械的(de)磨損，可(ke)使(shi)聚(ju)合(he)(he)物(wu)在通過填充提高(gao)硬度與抗(kang)蠕變性的(de)同時(shi)(shi)抗(kang)沖(chong)擊(ji)強度基本不變。如(ru)果處(chu)理得當，其可(ke)使(shi)聚(ju)合(he)(he)物(wu)的(de)耐熱(re)沖(chong)擊(ji)強度提高(gao)，可(ke)改善塑(su)料的(de)成型收(shou)縮率、制品(pin)(pin)的(de)彎曲彈性模量及拉伸(shen)屈(qu)服強度。滑石粉的(de)價(jia)(jia)格低廉(lian)，使(shi)之適用于(yu)作(zuo)為(wei)(wei)增(zeng)量劑（復合(he)(he)物(wu)價(jia)(jia)格較(jiao)低而樹脂的(de)物(wu)理性能下降(jiang)極小），同時(shi)(shi)，滑石粉的(de)片(pian)狀結構(gou)或縱橫比高(gao)又使(shi)之適用于(yu)作(zuo)為(wei)(wei)增(zeng)強劑（提高(gao)復合(he)(he)物(wu)的(de)機(ji)械性能）。
  
  例如，滑(hua)(hua)石粉填(tian)充PP，應用(yong)于(yu)汽車的保險杠、發動機周圍零部件(jian)(jian)、空調零件(jian)(jian)、儀(yi)表盤、車燈、底(di)盤、踏(ta)板等零部件(jian)(jian)；用(yong)滑(hua)(hua)石粉填(tian)充ABS和尼(ni)龍，可(ke)改善ABS及尼(ni)龍的繞曲(qu)模量；用(yong)纖(xian)維含量較高的滑(hua)(hua)石粉填(tian)充PVC，可(ke)生產出各方面(mian)性能俱(ju)佳的PVC地(di)磚。
  
  （2）涂料
  滑石(shi)粉(fen)具有(you)良好的(de)(de)懸浮性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)易分散性(xing)(xing)(xing)(xing)，且(qie)磨蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)低，作為涂(tu)料(liao)的(de)(de)填(tian)充劑，片狀粒子(zi)結構的(de)(de)滑石(shi)粉(fen)可使涂(tu)膜具有(you)很(hen)高的(de)(de)耐水性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)瓷漆(qi)(qi)不滲性(xing)(xing)(xing)(xing)，主要應(ying)用于底漆(qi)(qi)和(he)中(zhong)間涂(tu)料(liao)；纖維狀粒子(zi)結構的(de)(de)滑石(shi)粉(fen)，因吸油(you)量(liang)高且(qie)具有(you)良好的(de)(de)流(liu)變(bian)(bian)性(xing)(xing)(xing)(xing)，使得涂(tu)料(liao)的(de)(de)儲存穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)得到改進.并(bing)可使涂(tu)料(liao)的(de)(de)流(liu)變(bian)(bian)性(xing)(xing)(xing)(xing)及流(liu)平性(xing)(xing)(xing)(xing)得到很(hen)好的(de)(de)改善，同時可提(ti)高涂(tu)料(liao)的(de)(de)耐侯(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。
  
  當涂膜(mo)完全干(gan)燥后，滑石(shi)(shi)粉(fen)因其較高的(de)長徑比，可賦予(yu)涂膜(mo)以較高的(de)抗沖擊強度(du)和斷(duan)裂韌性(xing)。滑石(shi)(shi)粉(fen)在干(gan)燥的(de)涂膜(mo)中(zhong)(zhong)的(de)作用類(lei)似在高分子復(fu)合材料中(zhong)(zhong)的(de)作用。
  
  （3）造紙
  滑石粉具有層狀(zhuang)結構、柔軟性(xing)、疏(shu)水性(xing)等(deng)獨特的性(xing)質，應用到造紙行業中有的優點(dian)：
  有助(zhu)于提(ti)高(gao)填料留(liu)著率和改(gai)善紙張不(bu)透明度、平滑(hua)度和印刷適(shi)性(xing)，賦予(yu)紙張較(jiao)高(gao)的(de)吸(xi)墨性(xing)；
  化學性質穩定，不但適于在(zai)酸(suan)性條件下(xia)抄紙，也可與碳酸(suan)鈣配合使用在(zai)中(zhong)性條件下(xia)抄紙；(
  表(biao)(biao)面具有疏水性(xing)，有機物容(rong)易吸附到(dao)滑石層(ceng)狀表(biao)(biao)面上，減(jian)少了染料的消耗，有效(xiao)地節約(yue)成本，另外親油性(xing)使其可用作樹脂、膠黏劑劑和廢紙脫墨(mo)劑；
  可與施膠劑結合良好而改善施膠劑留著，并能減輕紙(zhi)頁的(de)吸收性，防(fang)止印刷油墨滲透紙(zhi)頁；
  滑石粉具(ju)有較低(di)的(de)(de)摩擦因(yin)數，可使涂(tu)層表(biao)面平(ping)滑柔順，可減少涂(tu)層的(de)(de)斷(duan)裂，降低(di)印刷壓力(li)等；
  作為高(gao)形(xing)態比的涂布(bu)顏料，滑石(shi)粉具有的纖維覆蓋能力及很好(hao)的印(yin)刷效果，也可改善凹版印(yin)刷質量；
  滑(hua)石粉具(ju)有特殊的潤滑(hua)性，由其(qi)制成的涂布(bu)紙在壓光機上可(ke)獲得高(gao)整飾度，并(bing)可(ke)減(jian)少涂料(liao)中潤滑(hua)劑(ji)的使用量(liang)。
  
  隨著人們對(dui)滑(hua)石(shi)粉特性的(de)認識逐步加深，滑(hua)石(shi)粉在(zai)涂料(liao)、塑料(liao)等行業中的(de)應用領域將不(bu)斷擴大。由于改性滑(hua)石(shi)粉的(de)生(sheng)產能力遠(yuan)遠(yuan)小于國內外市(shi)場(chang)(chang)的(de)需求，滑(hua)石(shi)粉的(de)合理(li)改性越來越被(bei)人們重視，市(shi)場(chang)(chang)前(qian)景(jing)值(zhi)得期待。