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改性滑石粉在塑料、涂料和造纸中的应用

时间:2020/09/07  点击量:5
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滑石粉是一种重要的无机填充材料,但与高分子材料的性质存在较大差异,缺少亲和性,使其在高分子材料领城的应用受到限制。为进一步改善其性能并拓宽其应用领域,必须对其粉体表面进行改性处理。1、滑石粉表面改性方法及产品特点

滑石粉常用的表面改性剂主要有钛酸酯、硅烷和铝酸酯偶联剂、磷酸酯、表面活性剂、石蜡和有机高分子等。

(1)钛酸酯偶联剂

改性方法:干法工艺为滑石粉在预热至100℃-110℃的高速混合机中搅拌烘干,然后均匀加入计量的钛酸酯偶联剂(用适量的15#白油稀释),搅拌数分钟,即可获得改性滑石粉;湿法工艺为钛酸酯偶联剂用一定量溶剂稀释后,加入一定量滑石粉,于95℃下搅拌30min,过滤烘干得改性滑石粉产品。

应用特性:经钛酸酯偶联剂改性的滑石粉填料可提高与聚丙烯(PP)的相容性,降低体系粘度,增加体系流动性,改善体系加工性能,减少变形,提高尺寸稳定性,扩大PP的应用范围。

(2)铝酸酯偶联剂

改性方法:将适量的铝酸酯(如L2型)溶于溶剂(如液体石蜡)中,加入烘干的1250目的微细滑石粉进行研磨30min改性,并在100℃下恒温一段时间,冷却后即得改性产品。

应用特性:用铝酸酯改性后的滑石粉与普通滑石粉相比,在液体石蜡中的粘度显著减小,水渗透时间增大,有机憎水改性效果明显。由铝酸酯改性的滑石粉代替半补强碳黑填充橡胶,其拉伸强度、伸长率等力学性能有所提高。同时,替代量很大。可达到降低成本,减少环境污染的效果。

(3)硅烷偶联剂

改性方法:将硅烷偶联剂(如KH-570)配成溶液,搅拌均匀。将溶液滴入烘干后的滑石粉中,搅拌40-60min,使处理剂充分包覆填料四,再经加热烘干即制得改性滑石粉。

应用特性:由硅烷偶联剂进行表面改性的滑石粉作为高分子材料的填料,可使填充体系的强度、模量均有明显的提高,改性效果良好,具有较好的实际应用价值。

(4)磷酸酯

改性方法:先将滑石粉于80℃搅拌下在磷酸酯的水溶液中预包覆1h,接着于95℃左右干燥;最后再升高温度至125℃,热处理1h。磷酸酯的用量为滑石粉的0.5%-8%。

应用特性:磷酸酯可与滑石粉表面发生化学吸附和物理吸附反应形成表面包覆,增加表面包覆量可改善滑石粉的分散状态,可显著改变填充体系的形态和机械性能。

2、改性滑石粉应用领域

(1)塑料

滑石粉可广泛用于PP、PE、PS、PA、ABS、PC、PVC等产品。滑石粉填充塑料,可改善制品的刚性、尺寸稳定性、润滑性,可防止高温蠕变,减少对成型机械的磨损,可使聚合物在通过填充提高硬度与抗蠕变性的同时抗冲击强度基本不变。如果处理得当,其可使聚合物的耐热冲击强度提高,可改善塑料的成型收缩率、制品的弯曲弹性模量及拉伸屈服强度。滑石粉的价格低廉,使之适用于作为增量剂(复合物价格较低而树脂的物理性能下降极小),同时,滑石粉的片状结构或纵横比高又使之适用于作为增强剂(提高复合物的机械性能)。

例如,滑石粉填充PP,广泛应用于汽车的保险杠、发动机周围零部件、空调零件、仪表盘、车灯、底盘、踏板等零部件;用滑石粉填充ABS和尼龙,可改善ABS及尼龙的绕曲模量;用纤维含量较高的滑石粉填充PVC,可生产出各方面性能俱佳的PVC地砖。

(2)涂料

滑石粉具有良好的悬浮性和易分散性,且磨蚀性低,作为涂料的填充剂,片状粒子结构的滑石粉可使涂膜具有很高的耐水性和瓷漆不渗性,主要应用于底漆和中间涂料;纤维状粒子结构的滑石粉,因吸油量高且具有良好的流变性,使得涂料的储存稳定性得到改进.并可使涂料的流变性及流平性得到很好的改善,同时可提高涂料的耐侯性。

当涂膜完全干燥后,滑石粉因其较高的长径比,可赋予涂膜以较高的抗冲击强度和断裂韧性。滑石粉在干燥的涂膜中的作用类似在高分子复合材料中的作用。

(3)造纸

滑石粉具有层状结构、柔软性、疏水性等独特的性质,应用到造纸行业中有显著的优点:

有助于提高填料留着率和改善纸张不透明度、平滑度和印刷适性,赋予纸张较高的吸墨性;

化学性质稳定,不但适于在酸性条件下抄纸,也可与碳酸钙配合使用在中性条件下抄纸;(

表面具有疏水性,有机物容易吸附到滑石层状表面上,减少了染料的消耗,有效地节约成本,另外亲油性使其可用作树脂、胶黏剂抑制剂和废纸脱墨剂;

可与施胶剂结合良好而改善施胶剂留着,并能减轻纸页的吸收性,防止印刷油墨渗透纸页;

滑石粉具有较低的摩擦因数,可使涂层表面平滑柔顺,可减少涂层的断裂,降低印刷压力等;

作为高形态比的涂布颜料,滑石粉具有卓越的纤维覆盖能力及很好的印刷效果,也可改善凹版印刷质量;

滑石粉具有特殊的润滑性,由其制成的涂布纸在压光机上可获得高整饰度,并可减少涂料中润滑剂的使用量。

随着人们对滑石粉特性的认识逐步加深,滑石粉在涂料、塑料等行业中的应用领域将不断扩大。由于改性高档滑石粉的生产能力远远小于国内外市场的需求,滑石粉的合理改性越来越被人们重视,市场前景值得期待。