硅灰石

硅灰石为钙的偏硅酸盐矿物，是一种新兴的工业矿物原料。目前主要用于陶瓷工业，其次用作冶金保护渣和涂料，也可用作电焊条药皮、石棉代用品、磨料粘结剂、玻璃配料以及生产橡胶、塑料、绝缘材料、纸张的填料。有的硅灰石岩可作建筑饰面材料或生产白水泥的配料。

矿石矿物原料特点

硅灰石的化学分子式为CaSiO3，结构式为Ca3［Si3O9］，理论化学成分：CaO 48.25%、SiO2 51.75%。自然界中纯硅灰石罕见，在其形成过程中，Ca有时被Fe、Mn、Ti、Sr等离子部分置换而呈类质同象体，并混有少量的Al和微量K、Na。

由于硅灰石形成时的温度、压力等条件不同，可能出现3种同质多象体：①三斜链状结构的Tc型硅灰石，通称低温三斜硅灰石(α-CaSiO3)；②单斜链状结构的ZM 型副硅灰石，通称副硅灰石(α′- CaSiO3)；③三斜三元环状结构的假硅灰石，通称假硅灰石(β-CaSiO3)。目前被广泛用作工业矿物原料的主要是低温三斜硅灰石。

低温三斜硅灰石为三斜晶系，大多呈针状、纤维状或片状，常簇集呈扇形、辐射形集合体，有的呈细小的颗粒状。白色微带灰、红色，玻璃光泽,解理面呈珍珠光泽，解理平行中等，两组解理面交角为74°。密度2.78～2.91 g/cm3，硬度4.5～5，熔点1540℃。热膨胀系数低，在25～800℃时热膨胀系数为6.5×10-6 mm/(mm·℃)；在1125℃左右时可转化为假硅灰石，这时热膨胀系数增加，并由于释放出Fe、Sr

等杂质，因此颜色由白色变为奶油色、红色或褐色。

硅灰石矿石自然类型通常有夕卡岩型矿石和硅灰石-石英-方解石型矿石两类。前者主要产于夕卡岩型矿床中，矿物组分复杂，常伴生石英、方解石及透辉石、石榴子石等夕卡岩矿物；后者主要产于接触变质和区域变质型矿床，矿物组分简单，又可分为：硅灰石-石英、硅灰石-方解石和硅灰石-石英-方解石型3个亚类。硅灰石矿石的结构构造通常也有两种：致密块状矿石具细粒花岗变晶或纤维变晶结构，致密块状构造，硅灰石呈细小粒状、柱状或纤维状集合体，个别极细粒致密者呈玉状；粗晶硅灰石矿石具纤维变晶结构，块状、似角砾状、巨斑状或条带状构造，硅灰石晶体粗大，呈板柱状，束状或放射状(菊花状)。

硅灰石针状粉在有机树脂行业应用及应用建议

硅灰石Casio3是一种钙的偏硅酸盐类矿物，理论化学成份48.3%CaO、

51.7%SiO2.硅灰石具有细纤状、纤维状、鳞片状等晶体形态，由于其无毒，并具有很高的白度、良好的介电性能和较高的耐热性能，热膨胀系数为6.5×10-6。C-1,低吸油性，低吸水性、热稳定性、化学稳定性等物化性质，因而被广泛应用在建筑陶瓷、涂料、塑料、橡胶、冶金和耐火材料等工业部门，尤其是它与有机高分子材料的复合更为引人注目。

目前硅灰石针状粉应用在高分子材料中作填料存在的主要问题是，用于树脂基复合材料中，颜色变深；硅灰石表面亲水，与有机树脂的相容性不好；硬度较高，使用方法不当对加工设备会造成较大的磨损，所以要解决硅灰石针状粉与有机树脂的相容性必须做合理的表面改性或复合改性。目前改性方法主要有硅烷偶联剂改性、酞酸酯偶联剂改性、纳米二氧化硅包覆复合改性、硅酸铝包覆复合改性。

改性针状硅灰石粉超细粉应用于工程塑料做填料的主要作用是：改善塑料制品的力学性能和耐热性：改善塑料制品的功能强度，起补强、增强作用：调整塑料的流变能力；提高产品的尺寸稳定性；替代价格较贵的玻璃纤维作填料，可部分替代价格高的塑料用量，从而降低制品成本。

作为填料使用在塑料中的填充改性技术，现在硅灰石产品已占欧美无机填料市场的10%-15%。它的主要优点在于不仅起填充作用，还可以和云母、滑石媲美，甚至还能取代石棉来做增强材料。目前，它已在环氧、酚醛、热固性聚酯、聚烯烃等多种塑料中获得应用。

在尼龙6、尼龙66/高温PA料中应用有以下优点：低吸湿性、可以代替研磨玻纤，提高经济效益、部分替代短玻纤、提高热导率和尺寸稳定性、提高热变形温度、提高表面折光率和电镀层结合，降低雾度。

在聚氨酯中应用有以下优点：在RRIM和LDR复合物中替代研磨玻纤，提高经济效益、改善表面外观、降低浆料粘度、注模用料中无沉降、无分层、低吸湿性、降低线性膨胀系数（CLTE）、提高热变形温度（HTD）。

在PP/CTPO/HDPE材料中应用有以下优点：降低线性膨胀系数CLTE(无缝)、提高耐抗刮擦性能、提高热变形温度（HDT）、提高低温冲击/热塌陷性能、与人造纤维相比节约成本、收缩率一般可以和现行注射加工设备匹配、优异的硬度和耐冲击性能、无毒无味材料。

在LCP/PBT/PET中应用有以下优点：提高分散性和浸湿性、提高模内流动性和周期时间、提高表面外观、提高物理和机械性能、替代研磨玻纤和短切玻纤，提高经济效益、提高热变形温度。

在弹性体（Elastomers）中应用有以下优点：提高热老化性能、降低压缩形变、阻燃性、优异的热稳定性、低吸湿性。

加工建议：

(1) 在加工高长径的硅灰石时推荐使用双螺杆喂料。

(2) 具有低长径比的硅灰石产品可以在在连续混合设备，密炼机和单螺杆生产线上进行使用。

(3) 不推荐从主喂料口添加硅灰石产品，因为长径比可能受到摩擦而损坏，尤其是高长径比产品，而且加工设备容易因摩擦受损。推荐从后段侧料口或者敞口筒喂料进入熔体。

(4) 所有双螺杆混合，适当的螺杆设计可以得到最好的性能。这对高长径比产品尤为重要。

(5) 加工高长径比的硅灰石和加工短玻纤的方式相同。

(6) 当喂料超过30%的硅灰石产品时，可能必须在前段抽空料筒，这在加工尼龙，聚酯或者其它含有过多水分的聚合物时特别有效。

(7) 当加工负荷超过30%时，，在两个喂料区分别喂料效果会更好。

(8) 低长径比硅灰石能够像片状填料一样喂料。

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