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滑石粉在塑料中的應(yīng)用

來源：塑料五金網(wǎng)發(fā)布時間：2013-09-03 09:45:41點擊率：

　　【塑膠五金網(wǎng)】摘 要： 滑石粉作為功能性無機材料與不同合成樹脂復(fù)合應(yīng)用，有著明顯的特性和廣闊 的發(fā)展前景。

　　關(guān)鍵詞： 滑石粉 塑料 應(yīng)用

　　1 前 言

　　滑石作為一種添加劑、改性劑或填料，已廣泛用于造紙、涂料、陶瓷、日化、塑 料、橡膠、食品、醫(yī)藥等行業(yè)。因為滑石具有質(zhì)地柔軟、磨耗低、光澤度高、吸油 值小、透明性好等優(yōu)點，滑石良好的化學穩(wěn)定性和優(yōu)異的物理特性也得到了人們的 認可。

　　滑石在塑料、橡膠中應(yīng)用具有明顯的增強改性作用，可提高塑料產(chǎn)品的拉伸強度、 沖擊性能、抗蠕變性、耐熱性、抗撕裂性等。改善產(chǎn)品的表面外觀，降低產(chǎn)品收縮率、 提高阻隔效果，減少透氣性，增加塑料制品的剛性。已成為改善塑料制品性能的重要改 性材料，越來越受到塑料行業(yè)的青睞。

　　本人多年來從事研究滑石粉的應(yīng)用，積累了滑石粉的相關(guān)物理特性及在塑料制品中 的增強功能經(jīng)驗，現(xiàn)就滑石粉在塑料中的應(yīng)用作一簡要介紹。

　　2 滑石粉在塑料中的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

　　我國是世界上滑石的 大生產(chǎn)國、消費國和出口國，隨著人們對塑料制品的性能要 求不斷提高，滑石粉在塑料工業(yè)中應(yīng)用領(lǐng)域和需求量也越來越大。

　　滑石作為功能性填料在塑料改性中表現(xiàn)出很多其他填料不具備的優(yōu)點。滑石粉已成 為塑料功能改性的主要原材料，可廣泛用于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳 酸酯和聚氯乙烯等樹脂生產(chǎn)的塑料制品?；墼诮档退芰现破飞a(chǎn)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，降低塑料制品收縮率等優(yōu)點。著重介 紹在以下幾類產(chǎn)品中的應(yīng)用概況。

　　2.1 薄膜類制品

　　在農(nóng)業(yè)棚膜中的應(yīng)用效果： 太陽光白天到達地球表面的照射能量98%集中在0.3～ 3.0μm的波長范圍，夜晚從地球表面向大氣層散熱的輻射能量90%集中在7～25μm的 波長范圍，峰值為11～12μm，農(nóng)作物光合作用的有效波長是0.4～0.7μm，與可見光 基本一致。添加含Si類材料 (云母、滑石粉、高嶺土) 的線形低密度聚乙烯 (LDPE) 薄膜對7～25μm紅外線的阻隔作用明顯優(yōu)于不含Si的無機填料，添加不同無機材料的 線形低密度聚乙烯薄膜透光性能比較如表1所示。

　　表1 不同無機材料的聚乙烯線形低密度薄膜透光性能比較

薄膜添加無機材料

滑石粉

云母

高嶺土

碳酸鈣

純LDPE

透光率/%

89.0

—

93.3

85.2

82.2

散射透光率/%

50.10

64.7

56.4

40.2

30.32

　　作為農(nóng)用薄膜既要求透光率還應(yīng)有優(yōu)異的散射光，散射光可使光照均勻，作物多方 受光照而提高光合作用，促進生長?；墼诒∧ぶ袑?～25μm的波長輻射有一定的 屏蔽作用，這樣可使白天所積蓄的熱量在夜間以紅外線的形式向外界散失受到阻隔，從 而達到棚內(nèi)保溫的作用。

　　滑石粉還可以提高薄膜的力學性能，如拉伸強度、彎曲強度和剛性等均有所提高。 還可以使薄膜的外觀更加色彩艷麗，呈珍珠狀，手感性也有改善。

　　2.2 扁絲類制品

　　聚丙烯編織袋已廣泛用于各種產(chǎn)品的包裝，編織袋的應(yīng)用范圍廣、應(yīng)用量大，并大 量出口到國外，我國已成為世界上產(chǎn)量 大和出口 多的國家。由于聚丙烯易受熱、氧 的影響產(chǎn)生降解老化，樹脂收縮率大，加入的碳酸鈣填充母料可改善某些性能，但由于 碳酸鈣的性質(zhì)，決定了它的性能不能完全滿足人們對產(chǎn)品技術(shù)指標的要求。

　　微細滑石粉可明顯改善編織袋的物理性能。我們在生產(chǎn)出口的編織袋中加入含量在 5%的滑石粉與純聚丙烯樹脂對比，扁絲的拉伸強度提高4%～6%，斷裂伸長率、扁絲 外觀、手感都有明顯改善，而外觀色澤更柔和、更亮麗。

　　在生產(chǎn)要求高強度、耐老化的遮陽網(wǎng)、建筑安全網(wǎng)、圍欄防護網(wǎng)等編織網(wǎng)時，加入 10%～20%的滑石粉增強改性母料，可降低生產(chǎn)成本，化學穩(wěn)定性、耐紫外線照射、環(huán) 境耐久性都有明顯的改善，產(chǎn)品的使用期限和長久安全性明顯提高。

　　在生產(chǎn)網(wǎng)絲類產(chǎn)品中加入適量的滑石粉增強改性母料，可取得令人滿意的效果。如 在漁網(wǎng)絲中添加5%～10%該產(chǎn)品，能夠有效地降低漁網(wǎng)絲的纏繞黏連性，在不影響漁 網(wǎng)的透明效果情況下，改善漁網(wǎng)在捕撈作業(yè)中的水中視覺效果，提高捕撈效能。

　　在用再生樹脂生產(chǎn)編織袋時，添加適量滑石粉增強改性母料，可明顯提高產(chǎn)品的斷 裂伸長率，降低生產(chǎn)工藝溫度，提高再生樹脂的抗老化性，減少熱能對材料的熱降解。

　　我們選取滑石粉與碳酸鈣作為填充改性母料，在同樣配方、同樣工藝、同樣樹脂， 生產(chǎn)的扁絲委托國家塑料制品檢測部門進行產(chǎn)品檢測，有關(guān)數(shù)據(jù)如表2所示。

　　表2 扁絲力學性能指標對比

項 目

純PP粉料

滑石粉5%

滑石粉10%

滑石粉20%

碳酸鈣5%

碳酸鈣10%

碳酸鈣20%

拉力/N

斷裂伸長率/%

30.904

20.312

36.335

26.16

33.7

29.826

33.09

27.84

37.173

24.643

33.03

23.053

31.027

23.443

　　2.3 中空類制品

　　中空制品中的塑料桶類是新型包裝容器，具有耐化學品的穩(wěn)定性、腐蝕性小、質(zhì)量 輕、潔凈衛(wèi)生、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點，可替代金屬材料生產(chǎn)的桶，廣泛用于化工、日用、 油脂、食品、醫(yī)用品的液體包裝。桶的形狀有方形、扁形、圓形等，它的重要技術(shù)指標 有密封性、跌落試驗、保壓性等。目前，生產(chǎn)大型塑料桶或容器時大都采用高相對分子 質(zhì)量高密度聚乙烯為主要原料。有些中空制品在添加碳酸鈣母料時，可降低生產(chǎn)成本， 但制品的力學性能有所下降，特別在盛放酸類物質(zhì)時，易受到浸蝕，影響使用性能。在 塑料中空制品中添加適量的滑石粉改性母料，可降低生產(chǎn)成本，減小制品收縮率，改善 制品剛度，提高制品使用壽命。

　　2.4 注塑產(chǎn)品

　　注塑產(chǎn)品種類很多，主要有工業(yè)零部件、玩具類產(chǎn)品、日用品等?；墼谧⑺苤?品中應(yīng)用后可明顯改善注塑產(chǎn)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，提高產(chǎn)品的透明性、外觀效果及手感性。滑石還具有優(yōu)異的介電性和阻隔性，可 明顯地改善塑料制品的介電性質(zhì)和阻隔性，降低電磁輻射效應(yīng)。

　　高品質(zhì)超微細滑石粉成片狀結(jié)構(gòu)，用于塑料制品時，可均勻的成層疊狀分散在樹脂 中，與樹脂有較好的相容性和力學性能的互補性。如同水泥制品中嵌入的金屬結(jié)構(gòu)網(wǎng)， 能夠在保持塑料的自身優(yōu)點外，形成力學性能優(yōu)異的增強支撐形態(tài)，可提高塑料制品的 物理性能，還具有明顯的保溫、阻隔作用，在降低生產(chǎn)成本的同時，可改善塑料制品的 物理性能。

　　2.5 汽車零部件

　　滑石填充聚丙烯主要應(yīng)用于汽車和飛機工業(yè)，這是因為滑石給予此種材料高的剛度 和高溫下的抗蠕變性能，滑石賦予材料制件表面質(zhì)量優(yōu)良、模塑收縮率較低的優(yōu)點。在 汽車工業(yè)中，滑石填充聚丙烯的特殊用途包括風扇罩、加熱器罩和管子、導(dǎo)管、蓄電池 防熱板以及流體泵零件等。在飛機工業(yè)中也得到廣泛應(yīng)用，還可用于特殊用途，包括冰 箱門襯墊、加熱器及真空泵罩以及攪拌器等。

　　2.6 家電及機械配件

　　我國近年來家電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，據(jù)有關(guān)資料顯示，家電產(chǎn)品的60%～80%由塑料 部件制成?；鄄坏山档图译娏闩浼纳a(chǎn)成本，還能改善家電產(chǎn)品的質(zhì)量及外 觀，特別是在耐老化、防曬、防褪色、隔熱、保溫、阻燃、隔音及改善產(chǎn)品特殊功能方 面，有著不可替代的優(yōu)勢和特性。隨著家電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，這些功效越來越被人們認可和 重視。

　　2.7 管材、板材類塑料制品

　　塑料管材的應(yīng)用范圍和應(yīng)用量不斷擴大，聚乙烯管材是發(fā)展 快的產(chǎn)品之一，已廣 泛用于供水、排水、排污、化工、天然氣、供暖等領(lǐng)域。由于管材的用途、直徑、結(jié)構(gòu) 不同，技術(shù)指標也差異很大，我們采用滑石粉增強改性母料在不同聚乙烯管材中使用， 取得了理想的效果。

　　供水管道、天然氣輸送管道的要求是非常嚴格的。采用滑石粉增強改性母料，在 Φ75mm、Φ90mm、Φ110mm、Φ135mm、Φ160mm等不同規(guī)格的供水管材中添加10% 的該產(chǎn)品，經(jīng)過靜壓試驗、壓力爆破試驗、尺寸穩(wěn)定性等性能測試，各項指標都達到產(chǎn) 品標準要求，有些指標明顯優(yōu)于原來的純樹脂的管材指標。

　　我們還在天津、遼寧等生產(chǎn)大型波紋管廠家進行試用，可明顯改善大型管材的環(huán)剛 度，提高沖擊強度，受到客戶的好評。

　　3 滑石粉在塑料中的應(yīng)用特性凸顯

　　滑石粉是近幾年塑料制品中應(yīng)用推廣發(fā)展較快的無機粉體?；墼谒芰现破分械膽?yīng) 用特點可明顯改善塑料制品某些性能，因此，選擇滑石粉時還應(yīng)對滑石粉有以下要求：

　　①高純度 滑石粉的純度越高，其增強的效果越好?；壑械钠渌V物雜質(zhì)，金 屬類礦物 (特別是鐵) 對塑料的抗老化性有十分明顯的影響。

　　②濕白度和色相 滑石粉和塑料混煉后使塑料的顏色或多或少地發(fā)生變化。深色塑 料產(chǎn)品對加入的滑石粉白度沒有太高的要求。但為使淺色產(chǎn)品有比較好的顏色，滑石粉 要有較高的濕白度和適宜的色相。

　?、鄱趸韬?滑石粉中的硅 (SiO2) 含量是衡量滑石粉品位的重要指標，滑石 粉中硅含量越高，滑石的純度越高，應(yīng)用效果也好，價格也越高。我們要根據(jù)不同的塑 料制品性能要求來選擇滑石粉，如在農(nóng)用薄膜中加入的滑石粉硅含量應(yīng)高些，粒徑小、 粒度分布窄，才能使薄膜的透光率好、薄膜的拉伸強度、抗穿刺性等指標都有提高。而 在注塑、板材、棒材中使用的滑石粉，硅含量要求不必過高，硅成分較低的產(chǎn)品不但價 格較低，同時還可改善塑料制品的硬度、沖擊強度等。

　　④顏色 未加工的滑石粉原礦之顏色彼此不同，可為白色、灰色、淺紅色、淺藍 色、淺綠色等多種顏色，滑石粉還具有一種特殊的類銀似的或類珍珠的顏色，并具有不 同程度的固體光澤。這種顏色可改善制品的外觀及視覺效果。

　　⑤表面性質(zhì) 滑石粉隨其來源不同而呈現(xiàn)不同的表面性質(zhì)。比表面積和吸油率在很 大程度上決定于礦產(chǎn)資源和產(chǎn)品細度。影響這些性質(zhì)的其他因素有表面粗糙度、顆粒形 狀以及孔隙體積。滑石粉較大的比表面積、外觀結(jié)構(gòu)在影響助劑用量的同時，也會促進 樹脂結(jié)構(gòu)之間的結(jié)合力，從而提高塑料制品的物理性能。

　?、匏?滑石粉的結(jié)構(gòu)形態(tài)決定了它的特性，滑石粉雖然呈憎水性，但由于其顆粒 形狀邊沿的不規(guī)則性，既有結(jié)構(gòu)水，又含有結(jié)晶水，所以滑石粉的水分比碳酸鈣要大， 水分極易影響塑料的性能，所以去除滑石粉的水分和干燥處理工藝應(yīng)引起高度重視。

　?、哽o電 滑石粉呈層狀結(jié)構(gòu)，比表面積大，顆粒形狀的不規(guī)則性和表面的凸凹形態(tài) 使它的摩擦因數(shù)大、易產(chǎn)生靜電，造成微小顆粒之間的凝聚難以分散，影響應(yīng)用效果。

　?、嗔鲃有?在擠出過程中，滑石粉的片狀結(jié)構(gòu)比其他顆粒狀無機材料流動性差，分 散困難，主機螺桿扭矩大，所以較好的活化包覆是克服這些問題的關(guān)鍵。

　　4 滑石粉在塑料中的應(yīng)用前景廣闊

　　滑石粉與塑料行業(yè)是跨學科跨行業(yè)的新興技術(shù)和材料的有機組合，得到了滑石粉與 塑料制品加工業(yè)的共同認可?；鄄牧显谒芰现械膹V泛應(yīng)用，不但作為填料降低塑料 制品生產(chǎn)成本，使塑料加工廠家獲得了良好的經(jīng)濟效益，還節(jié)約了大量的合成樹脂，使 有限的石油資源得到了充分利用。特別是采用新技術(shù)，添加滑石粉后，不但改善和提高 了塑料制品的某些性能，還可使廢棄后的一次性塑料制品被自然環(huán)境消納，減少了塑料 對環(huán)境產(chǎn)生的 “白色污染”，成為環(huán)境的友好材料。

　　近幾年發(fā)展迅速的無機材料增韌、增強技術(shù)和納米材料與塑料復(fù)合技術(shù)都能使無機 填充材料的剛性和沖擊性能得到提高。采用新的填料表面處理技術(shù)和填料與基體樹脂之 間的界面誘導(dǎo)技術(shù)，可使填充改性材料的性能達到全新境界，為塑料行業(yè)在各個應(yīng)用領(lǐng) 域提供具備特別的優(yōu)異性能和價格低廉的原材料，并可進一步擴大塑料的應(yīng)用領(lǐng)域，為 人類文明和社會發(fā)展，發(fā)揮了積極的作用。

　　5 綜 述

　　擴大滑石粉等無機粉體在塑料中的應(yīng)用，充分發(fā)揮滑石粉的功能優(yōu)異、價格低廉、 資源豐富等優(yōu)勢，加快滑石產(chǎn)品向微細化、納米化、綠色化、功能化、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā) 展，加大工藝裝備、生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品應(yīng)用等方面的投入力度，增強不同行業(yè)之間的交流 與合作，特別是與塑料制品、塑料助劑、機械設(shè)備等行業(yè)的協(xié)作，以科學務(wù)實的態(tài)度， 先進實用的技術(shù)，研制生產(chǎn)有利于社會發(fā)展，符合市場需求的新產(chǎn)品，為無機粉體這一 新產(chǎn)業(yè)為人類文明和社會進步發(fā)揮積極的作用。

　　滑石粉在塑料中應(yīng)用具有增強、增韌、抗沖擊、耐老化、阻燃、易著色等優(yōu)點，同 時，還明顯降低塑料制品生產(chǎn)成本，節(jié)約合成樹脂，有利于塑料廢棄后在自然環(huán)境中降 解消納，有利于廢棄塑料的焚燒處理，有利于人類與自然和諧共存，為建設(shè)資源節(jié)約 型、環(huán)境友好型

 

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