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滑石粉在塑料改性中不僅起到降低成本的作用,同時(shí)具有顯著的增強(qiáng)效果,但并不是所有滑石粉都有增強(qiáng)效果。增強(qiáng)效果隨著產(chǎn)品品位的不同,差異非常明顯。且塑料種類不同、性能要求不同、加工設(shè)備不同,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)。
塑料工業(yè)選擇滑石粉的總體原則是:盡量使用粒度相適應(yīng)的滑石粉產(chǎn)品,滑石粉原料、粒徑分布必須穩(wěn)定,分布范圍要窄,以保證塑料產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。
鑒于滑石粉礦的多樣性,改性塑料廠家在選擇滑石粉過程中建議與滑石粉廠商多溝通交流,選擇合適的型號(hào),以取得最佳效果。具體選擇產(chǎn)品時(shí),至少應(yīng)考慮滑石粉這四項(xiàng)指標(biāo):滑石粉含量、干白度、片狀結(jié)構(gòu)、細(xì)微程度。
滑石粉具有薄片構(gòu)型的片狀結(jié)構(gòu)特征,粒度較細(xì)的滑石粉經(jīng)常作為聚丙烯的補(bǔ)強(qiáng)填充劑。加入超細(xì)滑石粉不但能夠顯著地提高產(chǎn)品的剛性、表面硬度、耐熱蠕變性、電絕緣性、尺寸穩(wěn)定性,還可以提高其沖擊強(qiáng)度。
在聚丙烯中添加少量的滑石粉還能起到成核劑的作用,提高產(chǎn)品的結(jié)晶性,從而使產(chǎn)品各項(xiàng)機(jī)械性能提高,又由于提高結(jié)晶性,細(xì)化晶粒,亦能提高其透明性。填充20%和40%超細(xì)目滑石粉的聚丙烯復(fù)合材料,不論是在室溫和高溫下,都能夠顯著提高產(chǎn)品剛性和高溫下的耐蠕變性能。
含量
&
干白度
滑石粉化學(xué)成分是水合硅酸鎂[Mg?Si?O??(OH)?]。自然界和工業(yè)生產(chǎn)中滑石粉都含有雜質(zhì),工業(yè)中100%的純滑石粉產(chǎn)品是不存在的。
毫無疑問,滑石粉純度越高,其增強(qiáng)效果越好。滑石粉中的某些雜質(zhì)對(duì)塑料產(chǎn)品的性能有非常明顯的影響,例如:滑石粉中的碳酸鹽影響塑料熱穩(wěn)定性,金屬鐵和重金屬影響塑料的抗老化性等。
滑石粉的干白度有狹義和廣義兩種。狹義的白度指的是滑石粉的干白度,可用藍(lán)光白度R457、Y、L*、甘茨白度、亨特白度來表述。
廣義的白度則包括干白度、濕白度和色相。濕白度是滑石粉加入數(shù)量適宜的DOP(鄰苯二甲酸二辛脂)后測(cè)得的白色亮度L值,滑石粉的一個(gè)缺點(diǎn)是混煉后使塑料的顏色或多或少地變暗,這是限定滑石粉在塑料中廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要因素。
和干白度相比,濕白度能更直觀地反映滑石使塑料基體顏色改變的程度。濕白度中的b*(b)值越低,塑料基體的顏色變化越小。
世界上大部分滑石并不是白色的。白滑石主要來自中國(guó)、阿富汗、印度,比較有限。隨著塑料工業(yè)對(duì)白滑石需求的增長(zhǎng),近20年的價(jià)格持續(xù)上漲。白滑石供不應(yīng)求是今后的一個(gè)長(zhǎng)期趨勢(shì)。但其實(shí)在許多應(yīng)用領(lǐng)域中并不需要白滑石。如深色塑料的增強(qiáng)改性,使用白滑石和深色滑石的增強(qiáng)效果相同。
試驗(yàn)表明:滑石的濕白度每提高1%,最終產(chǎn)品的白度提高只有0.2%~0.3%。片面追求滑石的白度沒有意義。以前由于白滑石價(jià)格太低,很多用戶并未過多考慮使用白滑石的成本增加。隨著供貨量減少和價(jià)格的提高,有必要轉(zhuǎn)變使用習(xí)慣,提高資源的綜合利用。
用于增強(qiáng)改性的滑石粉體還需要控制其中黑點(diǎn)的數(shù)量,特別是對(duì)外觀有較高要求的淺色產(chǎn)品。這些黑點(diǎn)是天然的硫化鐵礦,石墨等深色礦物或采礦外來的深色雜質(zhì)研磨后形成的。少量黑點(diǎn)對(duì)白度基本沒有影響,但在淺色塑料產(chǎn)品表面會(huì)形成肉眼可見的黑點(diǎn)瑕疵,影響外觀。大量的黑點(diǎn)將對(duì)白度產(chǎn)生不利影響。雜質(zhì)會(huì)隨著粉體細(xì)度增加,被進(jìn)一步破碎,導(dǎo)致粉體白度降低。
片狀結(jié)構(gòu)
&
細(xì)微程度
滑石粉對(duì)高分子化合物產(chǎn)品顯著的增強(qiáng)效果主要來自于其特殊的片狀結(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:滑石粉純度、粉體的加工。
滑石粉中的雜質(zhì)都不具備片狀結(jié)構(gòu),即滑石粉越純,雜質(zhì)越少,片狀結(jié)構(gòu)越好。此外,在微細(xì)化的加工過程中,采用不同的加工方法,產(chǎn)品的片狀結(jié)構(gòu)保持情況也不同,不恰當(dāng)?shù)募庸すに嚂?huì)破壞滑石粉的片狀結(jié)構(gòu)。
微細(xì)化是滑石粉產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì),產(chǎn)品越細(xì),其增強(qiáng)效果越好。評(píng)價(jià)一個(gè)產(chǎn)品時(shí),其平均粒徑不單要符合要求,更重要的是粒度分布應(yīng)盡量窄,大顆粒盡量少,產(chǎn)品要盡量做到每一批次的粒度分布都相同,這在生產(chǎn)過程中難度是非常大的。在滑石粉的高端產(chǎn)品中,控制粒度分布,粗顆粒的數(shù)量是一個(gè)非常關(guān)鍵的技術(shù)。