| 投稿人：曹心愚，遼寧鑫達(dá)滑石集團(tuán)有限公司（遼寧海城）
摘要：本文重點(diǎn)探討了高徑厚比的超細(xì)滑石粉在聚丙烯塑料中的應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)。首先介紹了滑石粉的片狀結(jié)構(gòu)和結(jié)合方式，然后分析了生產(chǎn)過(guò)程中的技術(shù)難題。基于遼寧鑫達(dá)滑石集團(tuán)研發(fā)中心的研發(fā)成果，介紹了其3000目滑石粉在保護(hù)大鱗片方面的顯著效果，并通過(guò)對(duì)比圖片展示了其滑石粉的優(yōu)越徑厚比。最后，總結(jié)了高徑厚比滑石粉在塑料中的實(shí)際應(yīng)用效果和市場(chǎng)反饋。
關(guān)鍵詞：滑石粉；徑厚比；范德瓦爾斯力；原子結(jié)構(gòu)
1 引言
滑石粉因其具有高熱穩(wěn)定性、化學(xué)惰性、良好的分散性和增強(qiáng)效果，在聚丙烯塑料工業(yè)中作為主要填料得到了廣泛應(yīng)用。尤其在提高聚丙烯塑料制品的機(jī)械性能、耐熱性能和尺寸穩(wěn)定性等方面，發(fā)揮了重要作用。行業(yè)中，滑石粉細(xì)度（粒徑）對(duì)聚丙烯性能的影響已經(jīng)做了大量的試驗(yàn)，但是對(duì)顆粒形態(tài)研究較少。鑫達(dá)滑石集團(tuán)研發(fā)中心發(fā)現(xiàn)了這一問(wèn)題，并對(duì)此著手研究。滑石粉在微觀中是典型片狀結(jié)構(gòu)，但是由于粉體加工工藝不同，其片狀結(jié)構(gòu)的保持也不盡相同，對(duì)片狀結(jié)構(gòu)描述的方式和影響也研究甚少。本文采用徑厚比對(duì)滑石粉片狀結(jié)構(gòu)描述和片狀結(jié)構(gòu)對(duì)聚丙烯塑料機(jī)械性能的影響做初步方向性說(shuō)明。
2 滑石粉的結(jié)構(gòu)與結(jié)合方式
滑石粉是一種層狀硅酸鹽礦物，具有典型的片狀結(jié)構(gòu)。每一片滑石之間主要依靠范德瓦爾斯力結(jié)合，這種結(jié)合力相對(duì)較弱，使得滑石片在受到外力作用時(shí)容易發(fā)生滑動(dòng)和分離。然而，對(duì)于每一片滑石來(lái)說(shuō)，其內(nèi)部的原子結(jié)構(gòu)是通過(guò)共價(jià)鍵和離子鍵緊密結(jié)合在一起的，具有較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。
生產(chǎn)過(guò)程中，要達(dá)到破壞范德瓦爾斯力并有效保護(hù)原子間結(jié)構(gòu)的目的，是一個(gè)技術(shù)難題。因?yàn)檫^(guò)度的機(jī)械處理或高溫處理可能會(huì)導(dǎo)致滑石片狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部的原子結(jié)構(gòu)受到破壞，從而影響其性能。因此，如何在保證滑石粉分散性和增強(qiáng)效果的同時(shí)，保持其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整性，是滑石粉生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要研究方向。
3 生產(chǎn)過(guò)程中的技術(shù)難題
在滑石粉的生產(chǎn)過(guò)程中，為了達(dá)到理想的粒徑分布和徑厚比，需要進(jìn)行一系列的制粉、分級(jí)。然而，這些工藝過(guò)程往往會(huì)對(duì)滑石粉的片狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。
3.1 制粉工藝
制粉工藝是滑石粉生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟之一。通過(guò)破碎，可以將大塊的滑石原料破碎成較小的顆粒。然而，在制粉環(huán)節(jié)，如果設(shè)備參數(shù)調(diào)整過(guò)高，將破壞滑石原子結(jié)構(gòu)，使得滑石呈現(xiàn)球形，嚴(yán)重影響滑石粉的微觀片狀形態(tài)。如果設(shè)備參數(shù)過(guò)低，能有效保護(hù)原子結(jié)構(gòu)力，破環(huán)層間的煩的瓦爾斯力，但將嚴(yán)重影響產(chǎn)能，從而使生產(chǎn)不經(jīng)濟(jì)。在制粉過(guò)程中，如果設(shè)備參數(shù)調(diào)整不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致滑石片內(nèi)部的原子結(jié)構(gòu)受到破壞，從而影響其性能。因此，需要選擇合適的磨礦設(shè)備和工藝參數(shù)，以確?；鄣哪サV效果和片狀結(jié)構(gòu)完整性。
3.2 分級(jí)工藝
分級(jí)工藝是根據(jù)粒徑大小對(duì)滑石粉進(jìn)行分離的過(guò)程。通過(guò)分級(jí)，可以獲得具有特定粒徑分布的滑石粉產(chǎn)品。然而，分級(jí)過(guò)程中可能會(huì)引入雜質(zhì)或造成顆粒間的團(tuán)聚，從而影響滑石粉的分散性和增強(qiáng)效果。因此，需要采用特殊設(shè)計(jì)高效的分級(jí)設(shè)備和工藝參數(shù)，以確保滑石粉的片狀結(jié)構(gòu)和粒徑分布。
4 解決方案
針對(duì)滑石粉生產(chǎn)過(guò)程中的技術(shù)難題，遼寧鑫達(dá)滑石集團(tuán)研發(fā)部進(jìn)行了大量的研發(fā)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)不斷改進(jìn)生產(chǎn)工藝和參數(shù)，成功研發(fā)出了具有優(yōu)異性能的高徑厚比3000目滑石粉產(chǎn)品。
滑石粉在提高聚丙烯塑料制品的機(jī)械性能、耐熱性能和尺寸穩(wěn)定性等方面，有著重要作用?；墼谖⒂^中是典型片狀結(jié)構(gòu)，但是由于粉體加工工藝不同，其片狀結(jié)構(gòu)的保持也不盡相同，保持良好片狀結(jié)構(gòu)（可以用徑厚比或剝片比）對(duì)聚丙烯塑料機(jī)械性能有著顯性影響。
在滑石粉的生產(chǎn)過(guò)程中，為了達(dá)到理想的粒徑分布并保持較高徑厚比，需要選擇或改制研磨和分級(jí)設(shè)備，并對(duì)研磨工藝參數(shù)進(jìn)行精確設(shè)定。
4.1 氣流粉碎工藝改進(jìn)
1）對(duì)給預(yù)研磨粒度分布進(jìn)行精確設(shè)定，作為氣流粉碎的原料。
2）對(duì)原來(lái)氣流噴嘴做了重新布局，減少對(duì)撞，增加剪切和磨剝作用力。
3）對(duì)壓縮空氣溫度和流量進(jìn)行試驗(yàn)確定。
4）采用多段分級(jí)機(jī)聯(lián)動(dòng)技術(shù)。
5）加入分散劑作為剝片劑。
經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，成功制得高徑厚比的3000目滑石粉，徑厚比可以達(dá)到16-18，等效剝片比3.8-4.5。SEM電鏡圖片如下：
圖1 原普通工藝生產(chǎn)的3000目滑石粉
圖2 高剝片比3000目滑石粉照片
4.2 聚丙烯塑料應(yīng)用效果對(duì)比
1）實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)表明，填加高徑后比粉體的沖擊、拉伸、彎曲強(qiáng)度同比增加3-5%，而且是同步增加。
2）實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)表明，填加高徑厚比粉體的收縮率同比下降6-8%。
3）通過(guò)添加高徑厚比的滑石粉，可以在保證塑料制品性能的前提下，減少塑料助劑的用量。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，遼寧鑫達(dá)滑石集團(tuán)有限公司開(kāi)發(fā)高徑厚比3000目滑石粉在聚丙烯塑料中表現(xiàn)了優(yōu)異的增強(qiáng)效果、耐熱性能和降低成本的效果。
4.3 保護(hù)效果
（1）保護(hù)大鱗片的效果
在研發(fā)過(guò)程中，遼寧鑫達(dá)滑石集團(tuán)研發(fā)部特別注重保護(hù)滑石片的大鱗片結(jié)構(gòu)。通過(guò)優(yōu)化磨礦設(shè)備參數(shù)、分級(jí)和表面處理工藝，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)大鱗片的有效保護(hù)。這使得3000目滑石粉在保持堆積密度，保護(hù)了超細(xì)滑石粉高分散性和增強(qiáng)效果的同時(shí)，還具有優(yōu)異的徑厚比和機(jī)械性能。
（2）產(chǎn)品對(duì)比
為了直觀展示遼寧鑫達(dá)滑石集團(tuán)有限公司的滑石粉在徑厚比方面的優(yōu)勢(shì)，我們提供了以下兩張對(duì)比圖片：
圖3 行業(yè)內(nèi)其他廠家生產(chǎn)的滑石粉
電鏡照片
圖4 遼寧鑫達(dá)滑石集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的3000目滑石粉電鏡照片
從對(duì)比圖片中可以看出，遼寧鑫達(dá)滑石集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的3000目滑石粉在徑厚比方面明顯優(yōu)于行業(yè)內(nèi)其他產(chǎn)品。其滑石片呈現(xiàn)出更加規(guī)整、均勻的片狀結(jié)構(gòu)，且鱗片之間保持了一定的間隙和分散性，這使得滑石粉在塑料中具有更好的增強(qiáng)效果和分散性。
5 高徑厚比滑石粉在塑料中的應(yīng)用效果
將遼寧鑫達(dá)研發(fā)中心研發(fā)的3000目滑石粉應(yīng)用于聚丙烯塑料中，取得了顯著的效果。以下是具體的應(yīng)用效果和市場(chǎng)反饋。
5.1 提高機(jī)械性能
由于高徑厚比的滑石粉具有更加規(guī)整、均勻的片狀結(jié)構(gòu)，因此能夠更好地與聚丙烯基體相結(jié)合。在受到外力作用時(shí)，滑石片能夠更有效地傳遞和分散應(yīng)力，從而提高塑料制品的機(jī)械性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，添加遼寧鑫達(dá)滑石集團(tuán)有限公司的3000目滑石粉后，塑料制品的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均得到了顯著提高。
5.2 提高耐熱性能
滑石粉作為一種無(wú)機(jī)填料，具有較高的熱穩(wěn)定性。將其添加到聚丙烯塑料中，可以有效地提高塑料制品的耐熱性能。特別是在高溫環(huán)境下，高徑厚比的滑石粉能夠吸收和均勻?qū)?，從而減緩塑料基體的熱分解和降解速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，添加遼寧鑫達(dá)滑石集團(tuán)有限公司的3000目滑石粉后，塑料制品的熱變形溫度和熱穩(wěn)定性均得到了顯著提高。
5.3 降低成本
滑石粉作為一種價(jià)格相對(duì)較低的無(wú)機(jī)填料，可以有效地降低塑料制品的成本。通過(guò)添加高徑厚比的滑石粉，可以在保證塑料制品性能的前提下，減少塑料基體的用量。這不僅降低了原材料成本，還減少了生產(chǎn)過(guò)程中的能耗和廢棄物排放。
6 結(jié)論
本文探討了高徑厚比滑石粉在塑料中的應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)。介紹滑石粉的片狀結(jié)構(gòu)和結(jié)合方式，分析了生產(chǎn)過(guò)程中的技術(shù)難題。然后，基于遼寧鑫達(dá)滑石集團(tuán)研發(fā)部的研發(fā)成果，介紹了其3000目滑石粉在保護(hù)大鱗片方面的顯著效果，并通過(guò)對(duì)比圖片展示了其滑石粉的優(yōu)越徑厚比。最后，總結(jié)了高徑厚比滑石粉在塑料中的實(shí)際應(yīng)用效果和市場(chǎng)反饋。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，遼寧鑫達(dá)滑石集團(tuán)有限公司的3000目滑石粉在塑料中具有優(yōu)異的增強(qiáng)效果、耐熱性能和降低成本的效果。因此，高徑厚比的滑石粉在塑料工業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿?。未?lái)，我們將繼續(xù)深入研究和探索滑石粉在塑料中的應(yīng)用新技術(shù)和新方法，為推動(dòng)我國(guó)塑料工業(yè)的發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。
鑫達(dá)研發(fā)中心秉承"創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展"理念，中心深度整合高校、科研院所資源，搭建開(kāi)放型科研平臺(tái)。通過(guò)技術(shù)攻關(guān)與成果轉(zhuǎn)化雙輪驅(qū)動(dòng)，已推出多項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的滑石應(yīng)用技術(shù)，服務(wù)涵蓋礦物加工、環(huán)保材料、高端涂料等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，正逐步成長(zhǎng)為國(guó)際領(lǐng)先的滑石技術(shù)研究基地。
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