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滑石粉的在各行业的应用及其表面改性方法
2017年05月09日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:3965
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滑石粉具有润滑性、抗黏、遮盖力良好、柔软、光泽好、耐高温等优良的物理、化学特性,滑石粉在化妆品、医药、造纸、涂料等行业得到了广泛的应用。

 

滑石粉通常以致密的块状、叶片状、放射状、纤维状集合体形式存在,外观呈无色透明或白色,但因含少量的杂质而呈现浅绿、浅黄、浅棕甚至浅红色。

 

一、滑石粉的应用

1、滑石粉在涂料中的应用

滑石粉悬浮性好,易分散,腐蚀性低,在涂料中,滑石粉作为填料可起到骨架作用,降低制造成本的同时提高涂料的漆膜硬度,增加产品形状的稳定性,张力强度,剪切强度,挠曲强度,压力强度,降低变形,伸张率,热膨胀系数等。且白度高、粒度均匀分散性强等特点。

 

内墙涂料

 

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,纤维状粒子结构的滑石粉,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候性。

 

滑石粉主要应用于底漆和中间涂料,许多制品和闪烘底漆和运输工具用漆优先选用滑石粉。钢材结构用底漆可全部或部分用滑石粉,以改进涂料的沉淀性、涂膜的机械力以及再涂覆性。

 

具体的性能特点及其应用见下举例

a提高附着力及耐溶剂性:超细滑石粉在溶剂型木器涂料、水性涂料等不同涂料中,对一些难附着的底材,如抛光铝件、不锈钢等光滑、难附着的表面,可提高涂料的附着力和耐溶剂性。


b改善涂料的加工性能:超细滑石粉用于水性乳胶涂料中,能赋予涂料良好的涂刷性、流平性、保光性,所得涂层具有良好的抗冲击性和柔韧性,同时还能有效提高涂层的耐蚀性和干性。滑石粉可以提高涂料的填充性和防止涂膜产生裂纹,由于滑石粉硬度低的特性,有助于提高漆膜的打磨性。


c提升耐热涂料的耐热性能:有研究表明,以滑石粉为主要填料,以环氧改性有机硅树脂为基料,制备了环氧有机硅耐高温涂层,在合适的添加比例下,滑石粉可使涂料的高温附着力升高。


d用于聚氨酯增强:我国是聚氨酯(PU)革生产大国,采用无机粒子增强技术是改善聚氨酯力学性能的有效方法之一。这是由于滑石粉具有特殊的层状结构和较大的径厚比,将其加入到聚氨酯中,含量较少时,可有效阻止应力作用下PU 裂纹的扩展,起到应力集中点的作用,使拉伸强度提高。


2、滑石粉在塑料中的应用

薄片结构的滑石粉在塑料中是一种有效的增强材料,无论常温和高温下,都可赋予塑料较高的刚性和抗蠕变性和较好的固体光泽。

 

滑石粉填充塑料件

 

滑石粉的加入可改变塑料的多种性能,如成型收缩率、表面硬度、弯曲模量、拉伸强度、冲击强度、热变型温度、成型工艺及产品尺寸稳定性等。在聚乙烯和聚丙烯塑料中加入滑石粉可有效的改善制品的表面硬度和表面抗划痕。

 

滑石粉是电缆衣的主要填料

 

3、滑石粉在造纸中的应用

滑石粉具有层状结构、柔软性、疏水性等独特的性质,在造纸行业中应用优势明显,可应用于用于各种高低档次造纸行业的产品。造纸用滑石粉具有白度高、粒度稳定、磨耗度低等特点。添加造纸滑石粉造出的纸能达到纸张平滑、细腻、提高纸的使用寿命,表面疏水,适印性强。


 

电镜下的滑石粉原纸

 

4、滑石粉在化妆品及医药、食品中的应用

滑石粉由于其手感细腻、价格便宜常被用作润滑辅料添加到爽身粉、美容粉等化妆品中,是化妆品行业的优质填充剂。

 

滑石粉含有大量的硅元素。它具有阻隔红外线的作用,因此增强了化妆品的防晒和抗红外线的性能。

 

定妆粉

 

滑石粉可用于医药、食品行业的添加剂,作为药物制剂的常用辅料,大量地用于糖衣片的包衣和外用扑粉。具有无毒、无味、白色度高,可容性好、光泽度强、口味柔软、光滑度强特点,PH值为7-9,不会降解原有产品的特性。

 

滑石粉包衣片剂

 

滑石粉本身并无害,在生产过程中,其纯度主要依赖于矿源质量,而滑石粉矿时常会有不定量的石棉伴生矿,石棉被认为是强致癌物质,因此滑石粉在、化妆品、医药等行业中应用时,石棉成分的检测及控制极为重要。

 

5、滑石粉在陶瓷中的应用

滑石粉可以用于制造高频瓷、无线电瓷、各种工业陶瓷、建筑陶瓷、日用陶瓷和陶釉等。具有高温不变色,锻烧后白度增强,密度均匀,光泽好、表面平滑的特点。

滑石瓷餐具

 

滑石瓷是以矿物滑石(3MgO.4SiO2.H2O)为主要原料,加入适当量的黏土和BaTi03等配料经混料磨细、成型和高温烧结等工艺制成。滑石瓷的主晶相为原顽辉石,即偏硅酸镁(化学式为MgSio3),是一种电性能优良,价廉的高频结构陶瓷,常用于高频设备中作为绝缘零部件。

 

二、滑石粉改性

滑石粉,尤其是超细滑石粉,作为一种无机填料,添加到基体如高聚物中使用时,需要通过表面改性来改善填料与基体之间的相容性。又如添加到涂料当中使用时,需要通过表面改性来提升滑石粉在涂料中的分散性。

 

滑石粉改性方法主要有“表面覆盖改性法”、“机械化学法”、“外膜层改性法”、“高能量表面改性”、“局部活性改性”及沉淀改性等。

 

1、表面覆盖改性法

将表面活性剂覆盖于粒子表面,赋予粒子表面新的性质。这种方法是将表面活性剂或偶联剂以吸附或化学键的方式与粒子表面结合,使粒子表面由亲水变为疏水,使粒子与高聚物的相容性得以改善。其基本原理是将带有两性基团的表面活性剂覆盖粒子上,亲水基团朝向粒子表面,亲油基团朝向外面,这样与聚合物结合时就有好的相容性,达到改性目的。该方法是目前最普遍采用的方法。

 

2、机械化学法

此法是通过粉碎、摩擦等方法将比较大的粒子变得较小,使粒子的表面活性变大,来达到增强无机粒子表面吸附的能力,简化工艺的同时还可以降低成本,同时更易控制产品的质量。研究表明:滑石粉经搅拌磨超细粉碎后,表面活性增强,热效应改善,白度提高。

 

3、外膜层改性法

外膜层改性是在粒子表面均匀地包覆一层聚合物,从而使粒子的表面表面性质发生变化的方法。这种方法是将粒子进行表面活化处理,使其活性增强,吸附能力增强,可吸附单体及引发剂使单体在粒子表面发生聚合反应,最终形成一层聚合物膜。

 

对于滑石粉而言,可采用先粉碎活化,再在一定条件下吸附表面活性剂,然后通过活性剂吸附单体,最后是单体发生聚合,达到表面改性的目的。

 

4、局部活性改性

利用化学反应,在粒子表面接支上不同的官能团,以达到改性的目的。通过化学反应在粒子表面接枝上一些可与聚合物相容的基团或官能团,使无机粒子与聚合物有更好的相容性,从而达到无机粒子与聚合物复合的目的。

 

5、高能量表面改性

高能量表面改性利用高能放电、等离子射线、紫外线等所产生的巨大能量对粒子表面改性,使其表面具有活性,提高粒子与聚合物的相容性。

 

6、沉淀改性

此种方法就是利用沉淀效应对粒子表面进行包覆,从而达到改性的目的。

 

粉体圈 作者小白

 

参考文献:

1、滑石粉的应用特性及表面改性,嘉宝莉化工 殷代武,谭卉文著

2、滑石粉的改性与应用,谢海岸、金小刚


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