滑石粉的特性以及在塑料中的应用

滑石粉的特性以及在塑料中的应用

上海创宇化工有限公司我国滑石粉生产加工企业超过万家，但能生产出完全合格的应用于高分子化合物塑料中的专用滑石粉的企业不超过100家。能生产基本合格产品的企业不超过150家。我国以前比较有实力的生产企业把主要精力放在出口产品的生产上，严重忽略了国内不断增长的产品需求，国内分子化合物塑料工业使用的滑石粉很大一部分来自中小企业，和非规模型企业。这使得产品质量很难得到稳定的保证。同时值得一提的是，国内一些用于科学研究的滑石粉的来历不确定性也很大，这使得其研究结论的可信度大大降低。近几年，国内塑料行业不断发展成熟，市场需求越来越大，因此将吸引很多大企业向国内市场倾斜。

滑石对分子化合物塑料具有显著的加强效果，但并不是所有滑石产物都有加强效果。加强效果随着产品品位的不同其差异非常明显。很难给用于塑料工业的滑石粉提出统一、具体的标准。总的原则塑料特性是：尽量使用粒度均匀的纯滑石产品，产品也并不是越细越好，要根据产品要求和特点来进行选择。滑石原料的来源必须稳定出矿点，产品的品位，特别是粒度分布，湿白度、色相必须稳定和延续。鉴于滑石矿的多样性，要使产品取得最佳效果还是需要生产厂家的技术支持的。具体选择产品时，至少应考虑滑石本身的"四度"，即：

纯净度、白度、分子形状结构（即片度）、细度，或者粒径。

一般地讲，评价一种滑石产品的优劣，至少要考虑以上4个方面的因素。仅以一个指标判断质量都是片面和不完全的。若有人仅以平均粒度来判定滑石粉产品的质量，这是非常不准确的说法。

一、纯净度

纯净度是指产品的滑石成份的含量。自然界和工业生产中滑石都含有杂质，工业中100%的纯滑石产品是不可能存在。毫无疑问，滑石纯净度越高，其加强及其他特定的效果就越好。研究表明：滑石中的某些杂质含量，不仅仅降低其纯净度，对最终产品的性能有非常明显的影响。滑石中的碳酸盐，金属铁和重金属对分子化合物塑料的抗老化性，热稳定性有十分不良的影响。绿泥石含量对抗老化性，热稳定性的影响不大。我国白滑石都属于碳酸盐-滑石型，因此应在选矿过程中尽量剔除碳酸盐，选用低铁、低重金属含量的滑石原料生产分子化合物塑料级滑石粉。辽宁、山东、广西的主要滑石矿床的产品纯净度都比较高，经过筛选后纯净度可达到96-98%，是世界上最适宜做改性分子化合物塑料的滑石原料。但各个地域，同一地域不同厂家的产品中碳酸盐，金属铁和和重金属还是有很大的区别。目前这部分高纯度矿物大部分供出口，国内除一些合资和独资或大型私营企业外，需求较少。国内市场的滑石产品中纯滑石的含量在20-98%之间波动。滑石含量低的产品对分子化合物塑料的加强效果十分有限，主要起一般填料的填充作用。但如果碳酸盐和铁、重金属的含量较高，会引起分子化合物塑料产品的抗老化性，热稳定性都较差，从而影响塑料的耐久性等。

对滑石纯净度的辨别，用于科学研究的建议使用XRD+物相分析，偏差在5%以内。生产中一般可通过检测烧失量推定滑石的纯净度（绿泥石-滑石型除外）。一般地说，烧失量小于

8.0%的产品才比较适宜用于分子化合物塑料中作加强填料，最好烧失量在5%以下。

二、白度

滑石检验中的白度有狭义和广义两种。狭义的白度即是一般的白度定义，可用蓝光白度R457、Y、L*、甘茨塑料特性白度、亨特白度来表述。世界上计算白度的公式不下于百种，非金属矿轻工行业经常使用的公式也不下于10种。使用不同仪器，不同计算方法得到的结果也会不同。国标GB/T 5950 划定了滑石白度的测量方法和计算公式。本标准采用GB3977划定的国际照明委员会(CIE)1964增补标准色度体系和标准照明体 D65，以三常刺激值和色品坐标计算白度；采用GB7921划定的CIE LAB均匀色空间，以明度指数和色品指数计算表示

色调、彩度和色差。方法为：当光谱反射比均为1的理想完全反射漫射体的白度为100，光谱反射比均为零的绝对黑体白度为零时，采用本标准划定的条件，测出试样的三常刺激值，再用所划定的公式计算白度，并可计算试样的色调角、彩度和试样间的色差。

广义的白度包括干白度、湿白度和色相。这里所说的湿白度是滑石粉粉末加入数量适宜的DMP（邻苯二甲酸二甲脂）后均相后测得的白度。

对同一原料来说，粒度越细，白度越高。水分越高，白度越低。虽然白度的高低对产品的物理性能没有什么影响，但对浅色产品来说，保持颜色的纯结白是十分重要的。滑石的一个缺点是混炼后会使分子化合物塑料的颜色或多或少地变暗，这是限制滑石在分子化合物塑料中广泛应用的一个重要因素。通过对干白度和湿白度的测量和对比，能定性地反应滑石使分子化合物塑料制品变暗的幅度。湿白度低的产品，使分子化合物塑料变暗的幅度大。值得注意的是，干白度高的滑石其湿白度不一定就高。一般地说，只有纯净度高、白度也高的滑石其湿白度才高，即分子化合物塑料制品颜色变暗的程度较小。分子化合物塑料行业使用的滑石粉主要存在湿白度和色相，Y、 L* 应尽量高，而a*、b*的绝对值应尽量小。

我国辽宁、山东、广西的主要滑石矿床的部分产物的湿白度可以达到70%以上。以前，这些地方出产的矿物主要以出口为主，国内需求量不大，目前情况有变。白滑石当然好，但价格也高。近年来中国白滑石因为供不应求，价格也提升得很快。随着分子化合物塑料工业对滑石需求的进一步增长，供不应求的局面还会进一步加剧。由于资源的不可再生性，世界范围内白滑石稀缺不是暂时的，供不应求将是以后长期的局面，没有发生逆转的可能。因此，在可能的情况下，应尽量使用低白度滑石，以保存优质资源。其实，在许多应用领域中，并不需要白滑石，所以使用白滑石其实是一种奢侈。如深色分子化合物塑料中，使用高白度滑石和低白度滑石没有什么区别。试验表明，滑石的湿白度每提高1度，最终产物的塑料白度特性提高只有0.2-0.3度。片面追求滑石的白度并没有什么意义。以前因为中国高档白滑石价格过低，很多用户并未过多考虑使用适当品级白滑石，而是越白越好。随着白滑石价格的进一步提高，大家才开始转变华侈的思维及看法，从而选择合适自己成本的滑石产品。

三、分子形状结构（即片度）

滑石对分子化合物塑料产品显著的加强作用主要来自于其奇特的微观片状结构。滑石粉的片状结构越完整，其加强效果越明显。影响产物片状的两个主要因素是：

1、滑石的纯净度

2、粉体的加工工艺与技术

滑石中的杂质都不具备片状结构。滑石越纯，杂质越少，片状结构越好。在对滑石微细化的加工过程中，采用不同的加工方法，产品的片状结构保持情况也不相同。不合适的加工方法和加工工艺甚至会破坏其片状结构。目前微细滑石粉主要采用气流粉碎技术，有对冲法和旋流法两种加工工艺。粗目数的生产方法就多了，但是不适合于高端塑料行业之应用。

四、细度

微细化、纳米化是滑石产品的发展趋势，产品越细，其加强效果越好，但同时粒子的表面能增大，容易团聚，分离困难，价格也高。因此需要按照自身的技术水平和现实需要来选择适当细度的产品，并没必要越细越好。分子化合物塑料工业使用的滑石粉细度变化趋势如下：

1、八十年代分子化合物塑料工业使用的是325-800目的产品

2、九十年代使用的是800-1500目的产品

3、 2000年以后以1250-3000目产品为主

4、目前3000-6000目产品已经开始生产及使用

评价一个滑石产品的粒度优劣不能仅凭平均粒度一个指标。其实，评价一个滑石产品优劣至少有以下两个指标可能参考。