滑石粉表面改性及其在塑料、涂料和造紙中的應(yīng)用

發(fā)布時間：2020-11-23

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滑石粉是一種重要的無機(jī)填充材料，但與高分子材料的性質(zhì)存在較大差異，缺少親和性，使其在高分子材料領(lǐng)城的應(yīng)用受到限制。為進(jìn)一步改善其性能并拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，必須對其粉體表面進(jìn)行改性處理。

1、滑石粉表面改性方法及產(chǎn)品特點(diǎn)

滑石粉常用的表面改性劑主要有鈦酸酯、硅烷和鋁酸酯偶聯(lián)劑、磷酸酯、表面活性劑、石蠟和有機(jī)高分子等。
（1）鈦酸酯偶聯(lián)劑
改性方法：干法工藝為滑石粉在預(yù)熱至100℃-110℃的高速混合機(jī)中攪拌烘干，然后均勻加入計量的鈦酸酯偶聯(lián)劑（用適量的15#白油稀釋），攪拌數(shù)分鐘，即可獲得改性滑石粉；濕法工藝為鈦酸酯偶聯(lián)劑用一定量溶劑稀釋后，加入一定量滑石粉，于95℃下攪拌30min，過濾烘干得改性滑石粉產(chǎn)品。
應(yīng)用特性：經(jīng)鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的滑石粉填料可提高與聚丙烯（PP）的相容性，降低體系粘度，增加體系流動性，改善體系加工性能，減少變形，提高尺寸穩(wěn)定性，擴(kuò)大PP的應(yīng)用范圍。

（2）鋁酸酯偶聯(lián)劑
改性方法：將適量的鋁酸酯（如L2型）溶于溶劑（如液體石蠟）中，加入烘干的1250目的微細(xì)滑石粉進(jìn)行研磨30min改性，并在100℃下恒溫一段時間，冷卻后即得改性產(chǎn)品。
應(yīng)用特性：用鋁酸酯改性后的滑石粉與普通滑石粉相比，在液體石蠟中的粘度減小，水滲透時間增大，有機(jī)憎水改性效果明顯。由鋁酸酯改性的滑石粉代替半補(bǔ)強(qiáng)碳黑填充橡膠，其拉伸強(qiáng)度、伸長率等力學(xué)性能有所提高。同時，替代量很大?？蛇_(dá)到降低成本，減少環(huán)境污染的效果。
（3）硅烷偶聯(lián)劑
改性方法：將硅烷偶聯(lián)劑（如KH-570）配成溶液，攪拌均勻。將溶液滴入烘干后的滑石粉中，攪拌40-60min，使處理劑充分包覆填料四，再經(jīng)加熱烘干即制得改性滑石粉。
應(yīng)用特性：由硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面改性的滑石粉作為高分子材料的填料，可使填充體系的強(qiáng)度、模量均有明顯的提高，改性效果良好，具有較好的實(shí)際應(yīng)用價值。
（4）磷酸酯
改性方法：先將滑石粉于80℃攪拌下在磷酸酯的水溶液中預(yù)包覆1h，接著于95℃左右干燥；再升高溫度至125℃，熱處理1h。磷酸酯的用量為滑石粉的0.5%-8%。
應(yīng)用特性：磷酸酯可與滑石粉表面發(fā)生化學(xué)吸附和物理吸附反應(yīng)形成表面包覆，增加表面包覆量可改善滑石粉的分散狀態(tài)，可改變填充體系的形態(tài)和機(jī)械性能。

2、改性滑石粉應(yīng)用領(lǐng)域
（1）塑料
滑石粉可用于PP、PE、PS、PA、ABS、PC、PVC等產(chǎn)品。滑石粉填充塑料，可改善制品的剛性、尺寸穩(wěn)定性、潤滑性，可防止高溫蠕變，減少對成型機(jī)械的磨損，可使聚合物在通過填充提高硬度與抗蠕變性的同時抗沖擊強(qiáng)度基本不變。如果處理得當(dāng)，其可使聚合物的耐熱沖擊強(qiáng)度提高，可改善塑料的成型收縮率、制品的彎曲彈性模量及拉伸屈服強(qiáng)度?；鄣膬r格低廉，使之適用于作為增量劑（復(fù)合物價格較低而樹脂的物理性能下降極?。瑫r，滑石粉的片狀結(jié)構(gòu)或縱橫比高又使之適用于作為增強(qiáng)劑（提高復(fù)合物的機(jī)械性能）。

例如，滑石粉填充PP，應(yīng)用于汽車的保險杠、發(fā)動機(jī)周圍零部件、空調(diào)零件、儀表盤、車燈、底盤、踏板等零部件；用滑石粉填充ABS和尼龍，可改善ABS及尼龍的繞曲模量；用纖維含量較高的滑石粉填充PVC，可生產(chǎn)出各方面性能俱佳的PVC地磚。

（2）涂料
滑石粉具有良好的懸浮性和易分散性，且磨蝕性低，作為涂料的填充劑，片狀粒子結(jié)構(gòu)的滑石粉可使涂膜具有很高的耐水性和瓷漆不滲性，主要應(yīng)用于底漆和中間涂料；纖維狀粒子結(jié)構(gòu)的滑石粉，因吸油量高且具有良好的流變性，使得涂料的儲存穩(wěn)定性得到改進(jìn).并可使涂料的流變性及流平性得到很好的改善，同時可提高涂料的耐侯性。

當(dāng)涂膜完全干燥后，滑石粉因其較高的長徑比，可賦予涂膜以較高的抗沖擊強(qiáng)度和斷裂韌性。滑石粉在干燥的涂膜中的作用類似在高分子復(fù)合材料中的作用。

（3）造紙
滑石粉具有層狀結(jié)構(gòu)、柔軟性、疏水性等獨(dú)特的性質(zhì)，應(yīng)用到造紙行業(yè)中有的優(yōu)點(diǎn)：
有助于提高填料留著率和改善紙張不透明度、平滑度和印刷適性，賦予紙張較高的吸墨性；
化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不但適于在酸性條件下抄紙，也可與碳酸鈣配合使用在中性條件下抄紙；(
表面具有疏水性，有機(jī)物容易吸附到滑石層狀表面上，減少了染料的消耗，有效地節(jié)約成本，另外親油性使其可用作樹脂、膠黏劑劑和廢紙脫墨劑；
可與施膠劑結(jié)合良好而改善施膠劑留著，并能減輕紙頁的吸收性，防止印刷油墨滲透紙頁；
滑石粉具有較低的摩擦因數(shù)，可使涂層表面平滑柔順，可減少涂層的斷裂，降低印刷壓力等；
作為高形態(tài)比的涂布顏料，滑石粉具有的纖維覆蓋能力及很好的印刷效果，也可改善凹版印刷質(zhì)量；
滑石粉具有特殊的潤滑性，由其制成的涂布紙在壓光機(jī)上可獲得高整飾度，并可減少涂料中潤滑劑的使用量。

隨著人們對滑石粉特性的認(rèn)識逐步加深，滑石粉在涂料、塑料等行業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)大。由于改性滑石粉的生產(chǎn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國內(nèi)外市場的需求，滑石粉的合理改性越來越被人們重視，市場前景值得期待。