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1250目硅灰石粉_改性硅灰石粉-硅灰石粉及表面改性

    [CaSiO3或Ca3(Si3O9)]属于偏硅酸盐矿物,理论化学成分(质量分数)为48.3%CaO、51.7%Si02。硅灰石通常呈针状、放射状、纤维状集合体。在硅灰石的结晶结构中,SiO4四面体链和CaO6八面体柱沿b轴方向相连,CaO八面体柱和SiO骨架连接形成的复合单链成为硅灰石结晶构造的基本单元,由于它具有特殊晶体形态、高白度、良好的介电性
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[CaSiO3或Ca3(Si3O9)]属于偏硅酸盐矿物,理论化学成分(质量分数)为48.3%CaO、51.7%Si02。


硅灰石通常呈针状、放射状、纤维状集合体。在硅灰石的结晶结构中,SiO4四面体链和CaO6八面体柱沿b轴方向相连,CaO八面体柱和SiO骨架连接形成的复合单链成为硅灰石结晶构造的基本单元,由于它具有特殊晶体形态、高白度、良好的介电性能和较高的耐热性能等特性,因此硅灰石能够被广泛应用于橡胶、陶瓷、塑料、涂和造纸等领域。当前,随着塑料产业的蓬勃发展,塑料应用领域不断扩大。然而聚丙烯作为五大通用合成树脂中的一个重要品种,在国内外的发展均十分迅速。在全球塑料用五大合成树脂中,聚丙烯的产量占有1/4左右的份额,2006年世界五大通用合成树脂的总产能将达到1亿9千万吨,其中聚丙烯4878万吨,占总产能的25.6%。预计未来几年,塑料的应量还会得到逐年增加,所以随着塑料制品在工程上的应用日益广泛,人们对于塑料改性应用方面的研究不断地深入。


为什么要对硅灰石粉进行表面改性?

硅灰石粉体的针状结构使其可用作塑料、橡胶、尼龙等高聚物基复合材料的无机增强填料。但未经表面处理的硅灰石粉与有机高聚物的相容性差,难以在高聚物基料中均匀分散。必须对其进行适当的表面改性,以改善其与高聚物基料的相容性,提高填充增强效果。


常用的硅灰石粉改性方式:

① 硅烷偶联改性

硅烷偶联改性是硅灰石粉体常用的表面改性方法之一。一般采用干法改性工艺。偶联剂的用量与要求的覆盖率及粉体的比表面积有关。用氨基硅烷处理硅灰石时,用量为硅灰石重量的0.5%左右;甲基丙烯含氧硅烷的用量为硅灰石重量的0.75%,这二种改性产品分别填充尼龙6和聚酯代替30%的玻璃纤维可显著提高制品的力学性能。


② 表面活性剂改性

用硅烷偶联剂处理硅灰石,可大大改善其与聚合物的相容性,增强填充效果,但硅烷偶联剂改性生产成本较高。因此,在某些应用条件下,可用较便宜的表面活性剂,如硬脂酸(盐)、季胺盐、聚乙二醇、高级脂肪醇聚氧乙烯醚(非离子型表面活性剂)等对硅灰石粉进行表面改性处理。这些表面活性剂通过极性基团与颗粒表面的作用,覆盖于颗粒表面,可大大增强硅灰石填料的亲油性。


③ 有机单体聚合反应改性

有机单体在硅灰石粉体/水悬浮液中的聚合反应试验结果表明,其聚合体可以吸附于颗粒表面,这样既改变了硅灰石粉体的表面性质,有不影响其粒径和白度。将此硅灰石粉体作涂料的填料,可降低涂料的沉降性和增强分散性。目前选择在硅灰石粉体/水悬浮液中进行聚合反应的单体是甲基丙烯酸甲酯。


硅灰石粉表面改性后应用效果:

用硅烷偶联剂处理的硅灰石填充聚碳酸酯后,其弹性模量是未填充时的三倍,强度增加约15%;填充到聚乙烯中,能改善其强度和电绝缘性能;填充聚丙烯,与未改性的硅灰石填料相比,在填充量相同条件下,拉伸强度、弯曲强度等显著提高。


【案例】改性硅灰石粉在聚丙烯塑料的应用

从电镜图片可清晰看到:改性针状硅灰石在PP复合材料中能够与基体树脂结合紧密如图(a),相反时未改性的硅灰石与基体树脂结合松散、空隙明显。根据李珍介绍知道:无机填料填充高分子材料时形成复合材料的性能,除了与聚合物基体和填料固有性质外,其填料的表面特征对在复合材料中的性能有重要影响。如果填料的表面自由能、界面张力较大不利于在基体树脂中的分散,选用硅烷偶联剂SCA1113改性针状硅灰石粉可以使硅灰石表面自由能、界面张力会大幅下降,可明显提高其分散效果以及与基体树脂的结合力,有利于改善复合材料的性能。改性硅灰石填充PP对复合材料耐温性贡献影响塑料制品使用的热性能主要为耐热温度和耐低温温度。耐热温度主要可用热变形温度、马丁耐热温度及维卡软化点表示,耐低温温度一般用脆化温度表示。本实验主要以热变形温度作为衡量塑料耐热性能高低的指标进行研究,以1250目改性硅灰石按不同比例添加PPJ340塑料制得复合材料并按标准要求测试其热变形温度如表3。

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