在塑料、橡胶、涂料等现代高分子材料中,非金属矿物填料占有非常重要的地位。在高分子基材中添加非金属矿物填料,不仅可以降低高分子材料的成本,还可以提高材料的性能和尺寸稳定性,赋予材料一些特殊的物理和化学性能,如抗压、抗冲击、耐腐蚀、阻燃、绝缘等。
天然石英石、石英砂和粉状应时是重要的工业矿物原料,广泛应用于玻璃、铸造、建材、陶瓷、化工、冶金、耐火材料、磨料、填料等领域。作为塑料、橡胶、涂料等高分子材料的填料。、石英砂及其尾矿加工的硅微粉、应时粉等。,在超细粉碎、提纯、改性和应用方面越来越受到重视。近年来,随着超细粉碎技术的不断进步,超细、超纯和改性非金属矿物填料的应用越来越广泛。
一、硅微粉在塑料中的应用
硅微粉可用于塑料制品,如聚氯乙烯(PVC)地板、聚乙烯和聚丙烯薄膜以及电绝缘材料。填充硅微粉的PVC地砖可以增强产品的耐磨性。在PVC地板中,石英粉细度为320目,填充量为160 ~ 180份时,地板完全符合GB4085-83标准的要求,地板表面具有良好的平整度和耐刮擦性。
PVC耐酸板管中填充量为10% ~ 15%的400目石英粉与其他填料相比,粘度更低,流动性更好,改善了加工性能,有利于产品的挤出成型,制得的耐酸板管的耐酸性能显著提高。
聚乙烯(PE)农膜填充比表面积大(600目以上)、活性高的硅微粉可以改善产品的理化性能和光学性能,而聚丙烯可以提高产品的力学性能。于志伟研究了粉状应时在PE膜中的应用,将粉状应时矿经过超细、分级、提纯和表面改性后填充到PE膜中。应时具有阻隔红外线、减缓塑料大棚热量散失、提高保温性能的作用。
通过研究,当超细粉应时以8% ~ 12%的比例添加到PE薄膜中时,其加工性能良好,填料在树脂中具有良好的分散性和流动性,且分布均匀。PE膜的力学性能接近纯树脂膜,超过国标要求。
在环氧模塑料中,高纯硅粉是主要原料。由于其稳定的物理化学性质、良好的透光率、线性膨胀和优异的高温性能,二氧化硅是环氧模塑料最理想的填充材料,也是半导体集成电路最理想的衬底材料。随着微电子产业的快速发展,我国电子塑封行业也发展迅速。7家外商独资企业、16家中外合资企业、36家国有企业和数百家中小型企业在中国设立了包装生产线。环氧塑封材料年消耗量数万吨,填料硅微粉占70% ~ 90%。因此,仅塑料包装行业对硅粉的消耗量就达7000 ~ 9000t/年。
二、硅粉在橡胶中的应用
为了提高橡胶制品的物理机械性能,延长橡胶制品的使用寿命,一般采用两种方式:一种是在橡胶制品中嵌入骨架材料,如纤维纺织材料或金属材料;另一种是在橡胶中加入各种填料。
作为橡胶补强材料的硅微粉有以下几种形式:
①粉应时。它主要由天然硅藻土经粉碎、高温煅烧、去除有机杂质制成。用在橡胶中,能使橡胶牢固,降低胶料密度,增加其隔热性能。适用于制造绝缘胶料、模型制品和泡沫制品,用于硬橡胶时可提高软化温度。
(2)硅粉。二氧化硅的含量为75% ~ 79%,由天然矿物经开采、干燥、粉碎、筛分而成。可用于胶管、胶带等橡胶制品,分散性好,填充量高。其轧制产品表面光滑,相当于轻钙。粘结强度和断裂永久变形优于粘土,耐磨性和弹性优于粘土和轻钙。抗老化性能好,价格比粘土和轻钙低。
(3)石英粉。石英粉有无定形和微晶等不同类型,由天然矿物粉碎而成。
具体来说,在应用中,在电池橡胶外壳中添加粉状应时代替粘土和轻质碳酸钙,填充量由原来的55%提高到65%,工艺性能优异,无喷粉、飞粉,硫化性能良好。制备的电池胶壳耐酸、耐电压、热变形、落球冲击等物理机械性能符合要求,胶壳外观平整光滑,成品率提高。
三、在涂料行业的应用
在涂料行业,硅微粉的粒度、白度、硬度、悬浮性、分散性、低吸油率、高电阻率等特性可以提高涂料的耐腐蚀、耐磨、绝缘、耐高温等性能。涂料用硅微粉由于稳定性好,一直在涂料填料中占有重要地位。
尤其对于外墙涂料,SiO2原料在耐候性方面起着重要的作用。随着建筑市场的日益繁荣,涂料行业也发展迅速。硅微粉的用量也在增加,对硅微粉的超细化和改性提出了更高的要求。
总结
随着塑料、橡胶、涂料行业的不断发展,不仅要在超细、提纯、改性技术上不断研究硅微粉等非金属矿物填料,更重要的是要研究超细粉体在这些聚合物中的应用,从而推动整个工业技术的进步。