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滑石粉在高分子材料中的应用研究 The research of the application of talc powder in polymer materials 畅吉庆1 徐同考2 齐 颖3 ChangJiqing1 XuTongkao2 QiYing3 （1.太原晋林非金属矿填料研究会；2. 河北东泰塑胶有限公司；3. 辽宁艾海滑石有限公司） (1. Taiyuan Jin Lin none metal mines seminar2. Hebei Dongtai Plastic Co., Ltd;3. Liaoning AIHAI talc Co., Ltd) 摘 要：本文在介绍滑石粉组成，特性及应用性能的基础上，对滑石粉在高分子材料中可代替其它含硅Si类填料进行了实验应用及研究，说明滑石粉在高分子材料中的应用有极具性能优势和经济价值。 关键词：滑石粉 特性 农用薄膜 电缆 应用 代替 Abstract: This paper introduces the basic composition of the talcum powder, characteristics and application performance, experimental study and application of talc can replace other silicon containing Si class filler in polymer materials, illustrated the application of talcum powder in polymer materials have very good performance and economic value Keywords: Talc character agricultural film cable applications take place of 1 前言 1.1 定义： 滑石是一种层状含水镁硅酸盐矿物，这种矿物或矿物集合体，由于质软并具有很强的滑腻感，故称之为滑石。 1.2 用途： 滑石用途很广，目前已在工艺美术，医药、塑料、橡胶、电缆、涂料，日用化工、造纸，日用陶瓷、电陶瓷、建材、纺织等行业广泛利用。滑石用于30多个工业部门，有60多种用途，近年来国际市场对滑石粉需求越来越大，在国内尤其在塑料、电缆、橡胶、造纸、陶瓷材料中作为功能性材料，对滑石的产品质量及性能提出了更高的要求，超细化、纯度化、改性化、选择性、经济性将是滑石行业今后的发展方向。 1.3 地质储量： 我国滑石储量大，品位好，分布在辽宁、广西、山东等地，储量与品位辽宁海城地区均占首位，储量约在1.6亿吨，辽宁艾海滑石有限公司自有矿藏储量达7000万吨，在中国滑石企业中艾海滑石有限公司依托高品质、高白度、多品种的优质滑石资源，采用国际最先进的粉体加工设备和配套齐全的检测体系，年生产能力达20多万吨，销往世界各地，成为亚洲最大的滑石加工企业。 2 矿物和矿石特征 2.1 矿物特征： 滑石是一种层状构造的含水镁硅酸盐矿物，为单斜晶体，晶状六方板快，长片状、鳞片状、粒状、纤维状集合体或致密块状，片状、纤维状较普遍。化学分子式为MgO3(SiO10)(OH)，以氧化物表示为3MgO·4SiO2·H2O。理论含量百分比为MgO31%、SiO261.37%、H2O5.75%，常含少许Fe、Ai、Ti等， Ai、Ti可类质同像置换Si，Fe可置换Mg，辽宁艾海矿石的FeO含量低于0.3%，滑石的硬度为1，成为硬度最低的矿物材料。具有滑腻感、珍珠或油脂光泽，比重为2.7~2.8，色相为白，淡绿、浅灰、粉红色、浅褐色者。滑石受热时有明显的热效应。强度大大提高，一般在120~200℃时失去吸附水，570~650℃失去结构水，800℃结构水全部脱出，一般失量4~5%。 2.2 矿石特征： 滑石矿石类型国外一般分为块滑石，片状软滑石，透闪石滑石及混合滑石四类，用途最广的是片状滑石。 2.3化学成分： 各类型矿石的化学成分列表：
注：1、2产地山西。3为山东、广西。4、为辽宁艾海滑石有限公司 3 特性 （1）辽宁艾海公司软滑石属片状，鳞片状，纤维状结构，在含Si类材料中滑石的硬度最低，经过加热处理可获得无菌滑石粉，机械强度大大提高，滑石具有亲油疏水性，吸附性遮盖力强，化学性质稳定，润滑性好的特点，对油脂、药剂和溶液里的杂质有机物，有害离子都有极大的吸附性，它的孔隙度占颗粒体积的0.45~0.52%，用摩擦法试验吸油量可达49~51%，超细滑石粉-6μm达到95%时由于其散性好，表面积大，涂在物体表面遮盖面积大，可形成一层均匀的防火，抗风化薄膜。 （2）化学稳定性 滑石与强酸（硫酸、硝酸、盐酸）和强碱（氢氧化钾、氢氧化钠）一般都不起作用。在400℃的高温下和其他物质混合不起化学变化。 （3）耐热性 滑石既耐热又不导热，经煅烧其机械强度和硬度大幅度增高，但收缩率很低，膨胀系数很小，吸附性很强，应用效果广泛。 （4）电绝缘性 滑石本身不导电，电绝缘性优良，在塑料、橡胶、电缆中绝缘性能最强。 4 在高分子材料中的应用 （1）在农用棚膜的应用效果：太阳光白天到达地球表面的照射能量98%集中在0.3~3.0μm的波长范围内，夜晚从地球表面向大气层散热的辐射能量90%集中在7~25μm的波长范围内，峰值为11~12μm，农作物光合作用的有效波长是0.4~0.7μm，与可见光基本一致。红外阻隔剂是聚乙烯农用棚膜生产过程中不可缺少的组分之一，没有红外阻隔剂的聚乙烯耐老化无滴膜在夜间的散热速度比普通聚乙烯棚膜还快 [1]，其原因是由于凝结在聚乙烯棚膜表面的水滴有效地阻止了塑料温室夜间热量的散失。一些无机填料对红外光具有屏蔽作用。添加含Si类材料（云母、滑石粉，高岭土）的LDPE薄膜对7~25μm红外线的阻隔作用明显优于不含Si的无机填料（碳酸钙），表1[2]。 表1 不同填料填充PE薄膜的透光性
不同填料填充PE薄膜的红外线谱图：
（2）滑石粉改性后的聚乙烯塑料的性能结果[3]见表2： 表2
（3）滑石粉填充聚丙烯塑料的性能结果[4]见表3： 表3
（4）滑石粉在农地膜物理机械性能性比较[5] 见表4： 表4
作为农用薄膜即要求透光率还应有足够的散光率，以使阳光照度均匀，作物多方受光而加快光合作用，促进生长。经过以上对比试验及实用滑石粉加入薄膜中，对7-25μm均有不同程度的屏蔽作用，这样可使白天所积蓄的热量在夜间以红外线的形式向外界散失受到阻隔，从而达到棚内保温的作用。 （5）经过以上试验应用结果表明，滑石粉以优异的特性，可代替昂贵的TiO2 ，煅烧高岭土。（高岭土因硬度大，严重磨损塑料加工设备。）在同等特性的前提下滑石粉可选择性代替含硅Si的材料及其它较贵的一些颜料。 滑石粉在农膜及塑料中的对比试验应用，各项指标均等同优于其它含硅Si的填料，特别是红外阻隔性能，耐候性、耐酸、耐碱、耐热、尺寸稳定性。化学稳定性优于其它含硅Si的填料，对塑料加工设备磨损的比较，滑石粉最低。反映出滑石粉在高分子材料中的优良的应用性能。 5 电缆中的试验应用检测结果 将滑石粉超细、煅烧650C°改性应用到软PVC聚氯乙烯绝缘电缆母料中获得卓越的电性能及强度，因滑石粉本身不导电，其绝缘性能好于其他含硅Si类材料的绝缘性能，体积电阻大于1012Ωm，击穿电压（50HZ）为30~50KV/mm，介电损耗角正切值20C°为0.0004~0.0006。 （1）在PVC电缆绝缘材料中配比15%~20%的滑石粉检测结果[6]见表5 表5
6 结论： 经过实验应用结果表明：（1）滑石应用在农地膜中其红外线阻隔、耐酸、耐碱、耐热性优于同等类的含硅Si填料。（2）滑石粉优良的特性，反映出它的性能优势，可代替昂贵的白碳黑TiO2 、煅烧高岭土，给生产厂家带来极低的材料成本，更高的利润。（3）滑石粉煅烧后在聚氯乙烯（PVC）中提高电绝缘性，及物理和机械性能。在橡胶中、化妆品、涂料、陶瓷等行业替代其它含硅Si是一种必然的趋势，市场前景极为广泛。
参考文献： [1]无机填料对聚氯乙烯农用棚膜光学性能的影响论文. 中国塑料改性专业委员会秘书长刘英俊教授, 河南焦做第一塑料厂总工 程师康军 [2]无机填料对农用塑料膜性能的影响论文. 中国塑料改性专业委员会秘书长刘英俊教授 [3]河北平乡东风塑料厂试验检测. 中国塑料改性专业委员会副理事长徐同考教授及高工 [4]同[3] [5]同[3] [6]中国电缆研究所, 山东PVC塑料公司, 江苏、电缆有限公司, 太原晋金属矿填料研究会联合试验及结果、样品由辽宁艾海滑石 有限公司提供 |
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