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行改性處理。

1、滑石粉表面改性方法及產(chǎn)品特點

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目的微細滑石粉進行研磨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，有機憎水改性效果明顯。由鋁酸酯改性的滑石粉代替半補強碳黑填充橡膠，其拉伸強度、伸長率等力學(xué)性能有所提高。同時，替代量很大?？蛇_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，可使填充體系的強度、模量均有明顯的提高，改性效果良好，具有較好的實際應(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?；厶畛渌芰希筛纳浦破返膭傂?、尺寸穩(wěn)定性、潤滑性，可防止高溫蠕變，減少對成型機械的磨損，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度基本不變。如果處理得當(dāng)，其可使聚合物的耐熱沖擊強度提高，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?。?，同時，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劑（提高復(fù)合物的機械性能）。

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.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度和斷裂韌性?；墼诟稍锏耐磕ぶ械淖饔妙愃圃诟叻肿訌?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、疏水性等獨特的性質(zhì)，應(yīng)用到造紙行業(yè)中有的優(yōu)點：
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大。由于改性滑石粉的生產(chǎn)能力遠遠小于國內(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。