滑石粉是白色或類白色無臭無味不溶于水的粉末 也稱水硅酸鎂、超微細(xì)滑石粉、水合硅酸鎂超細(xì)粉。
滑石主要成分是滑石含水的硅酸鎂,分子式為Mg3[Si4O10](OH)2?;瘜?/span>單斜晶系。晶體呈假六方或菱形的片狀。通常成致密的塊狀、葉片狀 、放射狀、纖維狀集合體。無色透明或白色,但因含少量的雜質(zhì)而呈現(xiàn)淺綠、淺黃、淺棕甚至淺紅色;解理面上呈珍珠光澤。硬度為1,比重2.7~2.8。
滑石粉具有潤滑性、耐火性、抗酸性、絕緣性、熔點(diǎn)高、化學(xué)性不活潑、遮蓋力良好、柔軟、光澤好、吸附力強(qiáng)等優(yōu)良物理、化學(xué)特性,由于滑石的結(jié)晶構(gòu)造是呈層狀的,所以具有易分裂成鱗片 的趨向和特殊的滑潤性。
正常情況下比較穩(wěn)定,無明顯副作用,但長期大量攝入具有致癌性。GB 9685—2008中規(guī)定涂料中的最大使用量為2.0%;塑料(PE、PP、PS、AS、ABS、PA、 PET、PC)、橡膠和紙中按生產(chǎn)需要適量使用。
塑料用滑石粉4大指標(biāo)要求:純度、白度、片度、細(xì)度!
滑石粉作為塑料填料,不但能節(jié)省樹脂的使用量,還能顯著地提高產(chǎn)品物理性能,起到增強(qiáng)作用。足夠細(xì)度的滑石粉,可顯著提高產(chǎn)品的剛度、沖擊強(qiáng)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(yīng)用于汽車和家電的聚丙稀塑料改性,滑石的性價(jià)比是其他任何非礦材料所無法比擬的。
滑石粉對塑料具有顯著的增強(qiáng)效果,但并不是所有滑石產(chǎn)品都有增強(qiáng)效果。增強(qiáng)效果隨著產(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(tǒng)一、具體的標(biāo)準(zhǔn)??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(xì)越好。
一般地講,評價(jià)一個(gè)滑石粉產(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(biāo)判斷質(zhì)量都可能是片面和不完全的。
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。毫無疑問,滑石純度越高,其增強(qiáng)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(wěn)定性有十分不利的影響。綠泥石含量對抗老化性、熱穩(wěn)定性的影響不大。我國白滑石都屬于碳酸鹽-滑石型,因此應(yīng)在選礦過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。
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%以內(nèi)。生產(chǎn)中一般可通過檢測燒失量推定滑石的純度(綠泥石-滑石型除外)。一般地說,燒失量小于8.0%的產(chǎn)品才比較適宜用于塑料增強(qiáng)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(lán)光白度R457、Y、L*、甘茨白度、亨特白度來表述。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。
對同一原料來說,粒度越細(xì),白度越高。水分越高,白度越低。雖然白度的高低對產(chǎn)品的物理性能沒有任何影響,但對淺色產(chǎn)品來說,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(yīng)用的一個(gè)重要因素。通過對干白度和濕白度的測量和對比,能定性地反應(yīng)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,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(yīng)主要關(guān)注濕白度和色相,Y、L*應(yīng)盡量高,而a*、b*的絕對值應(yīng)盡量小。
在許多應(yīng)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(fèi)。如深色塑料中,使用高白度滑石和低白度滑石沒有任何區(qū)別。試驗(yàn)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有意義。
3、片度
滑石對塑料產(chǎn)品顯著的增強(qiáng)作用主要來自于其獨(dú)特的微觀片狀結(jié)構(gòu)?;鄣钠瑺罱Y(jié)構(gòu)越完整,其增強(qiáng)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(jié)構(gòu)?;郊儯s質(zhì)越少,片狀結(jié)構(gòu)越好。在對產(chǎn)品微細(xì)化的加工過程中,采用不同的方法,產(chǎn)品的片狀結(jié)構(gòu)保持情況也不一樣。不適當(dāng)?shù)姆椒ê筒僮鳁l件甚至?xí)茐钠淦瑺罱Y(jié)構(gòu)。
目前微細(xì)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(xì)目滑石粉,其片狀結(jié)構(gòu)就得到了完好的保存。
4、細(xì)度
微細(xì)化是滑石產(chǎn)品發(fā)展趨勢,產(chǎn)品越細(xì),其增強(qiáng)效果越好,但同時(shí)粒子的表面能增大,容易團(tuán)聚,分散困難,價(jià)格也高。因此需要根據(jù)自身的技術(shù)水平和實(shí)際需要來選擇適當(dāng)細(xì)度的產(chǎn)品,并不一定越細(xì)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(xì)度一個(gè)指標(biāo)。評價(jià)一個(gè)產(chǎn)品優(yōu)劣至少有以下兩指標(biāo):D50和D100(或D98)。
產(chǎn)品越來越細(xì)的同時(shí),人們對微細(xì)目滑石粉碎后的微觀形狀,粒度分布提出了更高的要求。評價(jià)粒度分布的主要指標(biāo)由以前的D50轉(zhuǎn)向D97、D98直至現(xiàn)在的D100。同時(shí)對粒度分布的重現(xiàn)性要求更加嚴(yán)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(yīng)盡量窄,大顆粒盡量少。
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(jié)構(gòu),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目僅有0.12g/cm3左右。這使使用時(shí)粉塵污染嚴(yán)重、混料困難、成本提高、產(chǎn)率下降。而且遠(yuǎn)距離供貨的運(yùn)費(fèi)成本相當(dāng)高。