滑石作為塑料填料,不但能節省樹脂的使用量,還能顯著地提高產品物理性能,起到增強作用。足夠細度的滑石粉,可顯著提高產品的剛度、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。對于應用于汽車和家電的聚丙稀塑料改性,滑石的性價比是其他任何非礦材料所無法比擬的。
1、滑石粉在塑料中的應用特點
?。?)滑石的密度為2.7~2.8g/cm3,與重鈣相近。
?。?)滑石的莫氏硬度為1,在無機粉體中硬度最低,對設備磨損最小。
?。?)滑石呈層狀結構,相鄰的兩層靠微弱的范德華力結合,在外力作用下,相鄰兩層之間極易滑移或相互脫離。因此,滑石粉在塑料加工中,在機械設備的摩擦、擠壓等作用下,滑石粉顆粒極易層層剝離開,從而形成新的顆粒結構并團聚,雖然經過偶聯劑或其它化學表面處理技術,但達到較好的表面活化改性效果,尚需采取特殊工藝。
?。?)滑石對塑料產品顯著的增強作用主要來自于其獨特的微觀片狀結構。加工后的滑石粉片狀結構保持的越完整,其增強效果越明顯。較大的徑厚比(片狀顆粒平均直徑與其厚度之比)可提高塑料制品的剛性、沖擊強度、彎曲模量和熱穩定性。
?。?)高品質超微細滑石粉成片狀結構,用于塑料制品時,可均勻的成層疊狀分散在樹脂中。如同水泥制品中嵌入的金屬結構網,能夠在保持塑料的自身優點外,形成力學性能優異的增強支撐形態,可提高塑料制品的物理性能,還具有明顯的保溫、阻隔作用。
(6)滑石的pH值為9.0~9.5,化學穩定性好,耐弱酸、堿、鹽。
?。?)滑石的顏色有白、灰綠、奶白、淡紅、淺藍、淺灰等,有的還有珍珠或脂肪光澤。對塑料用的滑石粉往往希望白度越高越好,在粉碎時,各種滑石都成為一種由灰到白的粉末,并呈現不同程度的固體光澤,但在塑料制品中應用后,會發生顏色的微量變化。
?。?)滑石和云母、高嶺土等含硅(Si)的礦物都具有紅外線和紫外線的阻隔性,在塑料制品中具有明顯保溫、耐老化等效果。
(9)滑石的滑膩感十分明顯,加入滑石粉的塑料開口性明顯改善,還可以改善薄膜的防粘連性。
?。?0)當超微細的滑石粉(1µm以下)均勻分散在塑料基體之中時,能起到成核劑的作用。
2、滑石粉在塑料中的應用指標要求
塑料用滑石粉的指標要求主要包括純度、白度、片度、細度、SiO2含量、流動性、靜電等:
?。?)純度
純度是指產品的滑石含量,毫無疑問,滑石純度越高,其增強的效果越好。滑石含量低的產品對塑料的增強作用十分有限,主要起一般填料的作用。而碳酸鹽、鐵、重金屬等雜質含量較高的滑石,則會導致塑料產品的抗老化性、熱穩定性變差。
?。?)白度
對同一原料來說,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品的物理性能沒有任何影響,但對淺色產品來說,保持顏色的純正十分重要的?;囊粋€缺點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重要因素。
但其實,在許多應用領域中,并不需要白滑石。使用白滑石其實是一種浪費。如深色塑料中,使用高白度滑石和低白度滑石沒有任何區別。片面追求滑石的白度并沒有意義。
?。?)片度
滑石對塑料產品顯著的增強作用主要來自于其獨特的微觀片狀結構。滑石粉的片狀結構越完整,其增強效果越明顯。影響產品片狀的兩個主要因素是:滑石純度、粉體的加工方法和技
?。?)細度
微細化是滑石產品發展趨勢,產品越細,其增強效果越好,但同時粒子的表面能增大,容易團聚,分散困難,價格也高。因此需要根據自身的技術水平和實際需要來選擇適當細度的產品,并不一定越細越好。
產品要力爭做到每一批次的粒度分布都相同,這在生產實踐中難度是非常大的。在滑石粉的高端產品中,控制粒度分布,特別是粗顆粒的數量是一個非常關鍵的技術,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驗和設備的維護能力。
?。?)SiO2含量
滑石粉中的硅(SiO2)含量是衡量滑石粉品位的重要指標。要根據不同的塑料制品性能要求來選擇滑石粉,如在薄膜中加入的滑石粉硅含量應高些,粒徑小、粒度分布窄,才能使薄膜的透光率高、拉伸強度、抗穿刺性等指標有明顯改善。而在注塑、板材、棒材中硅含量要求不必過高,硅含量較低的滑石粉價格較低,同時資源豐富。
?。?)流動性
在擠出過程中,滑石比其他顆粒狀無機材料流動性差,分散困難,螺桿扭矩大,所以采用較好的活化助劑是克服以上問題的關鍵。
(7)靜電
滑石呈層狀結構,比表面積大,顆粒形狀的不規則性和表面的凸凹形態使它的摩擦系數大、易產生靜電,造成微小顆粒之間的凝聚,難以分散,影響應用效果。采用靜置存放消除靜電工藝,既簡單實用,又便于操作。
一般地講,評價一個滑石產品的優劣,至少要考慮多個方面的因素,僅以任何一個指標判斷質量都可能是片面和不完全的。
3、滑石粉在塑料中的應用領域
滑石粉可廣泛用于PP、PE、PS、PA、ABS、PC、PVC等樹脂?;墼诮档退芰现破飞a成本的同時,還具有顯著改善塑料制品的剛性、耐熱性、抗蠕變性,降低收縮率等優點。
滑石粉可改變太陽光波照射方向,使直射光轉變為散射光,阻隔紫外線照射,改善塑料制品耐老化和降解性能,提高使用壽命。
在飛機、航空、航天、軍工等塑料制品中,滑石粉的耐化學性、高低溫穩定性及優異的機械性能都得到了認可。
在中空制品中添加適量的滑石粉,可降低生產成本,減小收縮率,改善剛度,提高制品使用壽命。
滑石粉廣泛應用于汽車保險杠、儀表盤飾件、內裝飾面板、管類、隔熱板及塑料零件等,可提高塑料制品的沖擊強度,改善高溫下的抗蠕變性能,降低收縮率,賦予制件表面質量更加優良,外觀更加華麗,觸摸感更適宜。
滑石粉在注塑制品中應用可明顯改善注塑產品的力學性能,降低注塑零件的澆口、邊緣等收縮造成的凹陷,改善外觀效果及手感性。
滑石粉還能改善家電產品的質量及外觀,特別是在耐老化、防曬、褪色、隔熱、保溫、阻燃、隔音及改善產品特殊功能方面,有著不可替代的優勢和特性。
參考資料:[1].盧繼成,齊穎,賈岫莊,等.滑石的特性以及在塑料中的應用[C].
[2].徐同考.無機粉體在塑料中的應用[C].
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