The research  of the application of talc powder in polymer materials

暢吉慶1   徐同考2    齊  穎3

ChangJiqing1 XuTongkao2 QiYing3

（1.太原晉林非金屬礦填料研究會；2. 河北東泰塑膠有限公司；3. 遼寧艾海滑石有限公司）

(1. Taiyuan Jin Lin none metal mines seminar2. Hebei Dongtai Plastic Co., Ltd;3. Liaoning AIHAI talc Co., Ltd)

摘  要：本文在介紹滑石粉組成，特性及應(yīng)用性能的基礎(chǔ)上，對滑石粉在高分子材料中可代替其它含硅Si類填料進(jìn)行了實驗應(yīng)用及研究，說明滑石粉在高分子材料中的應(yīng)用有極具性能優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)價值。

關(guān)鍵詞：滑石粉  特性  農(nóng)用薄膜  電纜  應(yīng)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 定義：

    滑石是一種層狀含水鎂硅酸鹽礦物，這種礦物或礦物集合體，由于質(zhì)軟并具有很強(qiáng)的滑膩感，故稱之為滑石。

1.2 用途：

    滑石用途很廣，目前已在工藝美術(shù)，醫(yī)藥、塑料、橡膠、電纜、涂料，日用化工、造紙，日用陶瓷、電陶瓷、建材、紡織等行業(yè)廣泛利用?；糜?0多個工業(yè)部門，有60多種用途，近年來國際市場對滑石粉需求越來越大，在國內(nèi)尤其在塑料、電纜、橡膠、造紙、陶瓷材料中作為功能性材料，對滑石的產(chǎn)品質(zhì)量及性能提出了更高的要求，超細(xì)化、純度化、改性化、選擇性、經(jīng)濟(jì)性將是滑石行業(yè)今后的發(fā)展方向。

1.3 地質(zhì)儲量：

    我國滑石儲量大，品位好，分布在遼寧、廣西、山東等地，儲量與品位遼寧海城地區(qū)均占首位，儲量約在1.6億噸，遼寧艾?；邢薰咀杂械V藏儲量達(dá)7000萬噸，在中國滑石企業(yè)中艾?；邢薰疽劳懈咂焚|(zhì)、高白度、多品種的優(yōu)質(zhì)滑石資源，采用國際最先進(jìn)的粉體加工設(shè)備和配套齊全的檢測體系，年生產(chǎn)能力達(dá)20多萬噸，銷往世界各地，成為亞洲最大的滑石加工企業(yè)。

2 礦物和礦石特征

2.1 礦物特征：

    滑石是一種層狀構(gòu)造的含水鎂硅酸鹽礦物，為單斜晶體，晶狀六方板快，長片狀、鱗片狀、粒狀、纖維狀集合體或致密塊狀，片狀、纖維狀較普遍?；瘜W(xué)分子式為MgO3(SiO10)(OH)，以氧化物表示為3MgO·4SiO2·H2O。理論含量百分比為MgO31%、SiO261.37%、H2O5.75%，常含少許Fe、Ai、Ti等， Ai、Ti可類質(zhì)同像置換Si，F(xiàn)e可置換Mg，遼寧艾海礦石的FeO含量低于0.3%，滑石的硬度為1，成為硬度最低的礦物材料。具有滑膩感、珍珠或油脂光澤，比重為2.7~2.8，色相為白，淡綠、淺灰、粉紅色、淺褐色者?；軣釙r有明顯的熱效應(yīng)。強(qiáng)度大大提高，一般在120~200℃時失去吸附水，570~650℃失去結(jié)構(gòu)水，800℃結(jié)構(gòu)水全部脫出，一般失量4~5%。

2.2 礦石特征：

    滑石礦石類型國外一般分為塊滑石，片狀軟滑石，透閃石滑石及混合滑石四類，用途最廣的是片狀滑石。

2.3化學(xué)成分：

    各類型礦石的化學(xué)成分列表：

注：1、2產(chǎn)地山西。3為山東、廣西。4、為遼寧艾海滑石有限公司

3 特性

   （1）遼寧艾海公司軟滑石屬片狀，鱗片狀，纖維狀結(jié)構(gòu)，在含Si類材料中滑石的硬度最低，經(jīng)過加熱處理可獲得無菌滑石粉，機(jī)械強(qiáng)度大大提高，滑石具有親油疏水性，吸附性遮蓋力強(qiáng)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，潤滑性好的特點，對油脂、藥劑和溶液里的雜質(zhì)有機(jī)物，有害離子都有極大的吸附性，它的孔隙度占顆粒體積的0.45~0.52%，用摩擦法試驗吸油量可達(dá)49~51%，超細(xì)滑石粉-6μm達(dá)到95%時由于其散性好，表面積大，涂在物體表面遮蓋面積大，可形成一層均勻的防火，抗風(fēng)化薄膜。

   （2）化學(xué)穩(wěn)定性  滑石與強(qiáng)酸（硫酸、硝酸、鹽酸）和強(qiáng)堿（氫氧化鉀、氫氧化鈉）一般都不起作用。在400℃的高溫下和其他物質(zhì)混合不起化學(xué)變化。

   （3）耐熱性   滑石既耐熱又不導(dǎo)熱，經(jīng)煅燒其機(jī)械強(qiáng)度和硬度大幅度增高，但收縮率很低，膨脹系數(shù)很小，吸附性很強(qiáng)，應(yīng)用效果廣泛。

   （4）電絕緣性  滑石本身不導(dǎo)電，電絕緣性優(yōu)良，在塑料、橡膠、電纜中絕緣性能最強(qiáng)。

4 在高分子材料中的應(yīng)用

   （1）在農(nóng)用棚膜的應(yīng)用效果：太陽光白天到達(dá)地球表面的照射能量98%集中在0.3~3.0μm的波長范圍內(nèi)，夜晚從地球表面向大氣層散熱的輻射能量90%集中在7~25μm的波長范圍內(nèi)，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。紅外阻隔劑是聚乙烯農(nóng)用棚膜生產(chǎn)過程中不可缺少的組分之一，沒有紅外阻隔劑的聚乙烯耐老化無滴膜在夜間的散熱速度比普通聚乙烯棚膜還快 [1]，其原因是由于凝結(jié)在聚乙烯棚膜表面的水滴有效地阻止了塑料溫室夜間熱量的散失。一些無機(jī)填料對紅外光具有屏蔽作用。添加含Si類材料（云母、滑石粉，高嶺土）的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(jī)填料（碳酸鈣），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薄膜的紅外線譜圖：

   （2）滑石粉改性后的聚乙烯塑料的性能結(jié)果[3]見表2：

表2

   （3）滑石粉填充聚丙烯塑料的性能結(jié)果[4]見表3：

表3

   （4）滑石粉在農(nóng)地膜物理機(jī)械性能性比較[5] 見表4：

表4

    作為農(nóng)用薄膜即要求透光率還應(yīng)有足夠的散光率，以使陽光照度均勻，作物多方受光而加快光合作用，促進(jìn)生長。經(jīng)過以上對比試驗及實用滑石粉加入薄膜中，對7-25μm均有不同程度的屏蔽作用，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(dá)到棚內(nèi)保溫的作用。

   （5）經(jīng)過以上試驗應(yīng)用結(jié)果表明，滑石粉以優(yōu)異的特性，可代替昂貴的TiO2 ，煅燒高嶺土。（高嶺土因硬度大，嚴(yán)重磨損塑料加工設(shè)備。）在同等特性的前提下滑石粉可選擇性代替含硅Si的材料及其它較貴的一些顏料。

    滑石粉在農(nóng)膜及塑料中的對比試驗應(yīng)用，各項指標(biāo)均等同優(yōu)于其它含硅Si的填料，特別是紅外阻隔性能，耐候性、耐酸、耐堿、耐熱、尺寸穩(wěn)定性?；瘜W(xué)穩(wěn)定性優(yōu)于其它含硅Si的填料，對塑料加工設(shè)備磨損的比較，滑石粉最低。反映出滑石粉在高分子材料中的優(yōu)良的應(yīng)用性能。

5 電纜中的試驗應(yīng)用檢測結(jié)果

    將滑石粉超細(xì)、煅燒650C°改性應(yīng)用到軟PVC聚氯乙烯絕緣電纜母料中獲得卓越的電性能及強(qiáng)度，因滑石粉本身不導(dǎo)電，其絕緣性能好于其他含硅Si類材料的絕緣性能，體積電阻大于1012Ωm，擊穿電壓（50HZ）為30~50KV/mm，介電損耗角正切值20C°為0.0004~0.0006。

   （1）在PVC電纜絕緣材料中配比15%~20%的滑石粉檢測結(jié)果[6]見表5

表5

6 結(jié)論：

    經(jīng)過實驗應(yīng)用結(jié)果表明：（1）滑石應(yīng)用在農(nóng)地膜中其紅外線阻隔、耐酸、耐堿、耐熱性優(yōu)于同等類的含硅Si填料。（2）滑石粉優(yōu)良的特性，反映出它的性能優(yōu)勢，可代替昂貴的白碳黑TiO2 、煅燒高嶺土，給生產(chǎn)廠家?guī)順O低的材料成本，更高的利潤。（3）滑石粉煅燒后在聚氯乙烯（PVC）中提高電絕緣性，及物理和機(jī)械性能。在橡膠中、化妝品、涂料、陶瓷等行業(yè)替代其它含硅Si是一種必然的趨勢，市場前景極為廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1]無機(jī)填料對聚氯乙烯農(nóng)用棚膜光學(xué)性能的影響論文. 中國塑料改性專業(yè)委員會秘書長劉英俊教授, 河南焦做第一塑料廠總工   程師康軍

[2]無機(jī)填料對農(nóng)用塑料膜性能的影響論文. 中國塑料改性專業(yè)委員會秘書長劉英俊教授

[3]河北平鄉(xiāng)東風(fēng)塑料廠試驗檢測. 中國塑料改性專業(yè)委員會副理事長徐同考教授及高工

[4]同[3]

[5]同[3]

[6]中國電纜研究所, 山東PVC塑料公司, 江蘇、電纜有限公司, 太原晉金屬礦填料研究會聯(lián)合試驗及結(jié)果、樣品由遼寧艾?；?  有限公司提供