滑石粉作为一种天然的含水硅酸镁矿物,具有薄片构型的片状结构特征,硬度低、化学稳定性好,颜色通常为白色或灰白色,具有良好的绝缘性、耐热性和耐化学腐蚀性。这些特性使其在塑料改性领域,特别是在聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)中的应用尤为广泛。
超细滑石粉在聚丙烯(PP)中的应用
在聚丙烯(PP)的改性体系中,加入超细滑石粉能够显著提高聚丙烯制品的刚性、表面硬度、耐热蠕变性、电绝缘性、尺寸稳定性,以及冲击强度。这是因为滑石粉的薄片结构在塑料中形成一种类似钢筋混凝土的结构,从而增强了材料的力学性能。
超细滑石粉在PP中还可以起到成核剂的作用,提高聚丙烯的结晶性,细化晶粒,从而提高聚丙烯的透明性。研究表明,填充20%和40%超细目滑石粉的聚丙烯复合材料,无论是在室温还是高温下,都能够显著提高聚丙烯的刚性和高温下的耐蠕变性能。
在汽车工业中,聚丙烯添加滑石粉主要用于汽车的保险杠和仪表盘,以及风扇罩、加热器罩、导管、蓄电池防热板、流体泵件等部件。在飞机工业中,滑石粉改性的聚丙烯用于冰箱门衬垫、加热器及真空泵罩、洗涤机搅拌器等部件。此外,在电气工业中,滑石粉改性的聚丙烯用于注塑成型各种仪表壳体和电气元件,在家电工业中,用于冰箱抽屉、洗衣机滚筒等注塑件。
超细滑石粉在聚氯乙烯(PVC)中的应用
在聚氯乙烯(PVC)中,超细滑石粉的应用同样表现出显著的增强效果。普通粉体填充聚氯乙烯已经非常普遍,如制造硬聚氯乙烯管材,填充碳酸钙量可以达到40%,但这样做会降低聚氯乙烯的抗张强度和冲击强度。然而,当添加平均颗粒在5微米(即2000目)的滑石粉,且填充量达到40-45%体积份数时,材料的屈服强度甚至高于原来的断裂强度,对聚氯乙烯体系有明显的增强作用。
对于聚氯乙烯的冲击强度,添加超细滑石粉后,无缺口冲击强度在15%重量份内基本上不降低,缺口冲击强度有所降低,但扰曲模量能够显著增加。超细滑石粉的加入还可以提高PVC薄膜的不透明度,使其更适合于包装和防潮应用。
滑石粉改性塑料的机理与优势
滑石粉的片状结构在塑料中不仅能够起到增强作用,还能够提高塑料的尺寸稳定性。由于塑料在加工和使用过程中容易受到温度、湿度等因素的影响,容易发生尺寸变化,而滑石粉的加入可以降低塑料的收缩率,提高尺寸稳定性。
此外,滑石粉具有较高的熔点和热稳定性,可以在一定程度上提高塑料的耐热性。例如,在聚乙烯(PE)中添加滑石粉,可以提高PE的维卡软化温度,使其在高温环境下仍能保持较好的力学性能和尺寸稳定性。
滑石粉还具有成本优势,与其他高性能填料相比,价格相对较低,因此在塑料中添加适量的滑石粉可以降低生产成本,提高产品的市场竞争力。
我国是世界上滑石消费和生产大国,但是滑石的加工及应用水平仍较落后,主要还是以陶瓷、造纸等传统领域为主,附加值较低,随着近年塑料工业的发展,滑石由于其优异的物理化学性能越来越多的应用于塑料制品中,可以显著提高塑料制品的尺寸稳定性、弯曲模量等性能。
超细滑石粉在聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)中的应用研究表明,其能够显著提高塑料的力学性能、耐热性和尺寸稳定性。在PP中,滑石粉可以作为补强填充剂和成核剂,提高材料的刚性和透明性;在PVC中,滑石粉能够显著提高材料的屈服强度和扰曲模量,同时提高薄膜的不透明度。
随着纳米技术的发展,纳米滑石粉在塑料改性中的应用也越来越受到关注,未来其在塑料工业中的应用前景将更加广阔。通过不断的技术创新和应用拓展,滑石粉将在塑料改性领域发挥更加重要的作用。
(文章来源:微信公众号滑石粉网)