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| 硅灰石粉體產(chǎn)品的應用現狀研究進(jìn)展 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-03-26 10:41:06 瀏覽次數： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）硅灰石產(chǎn)品可分為高長(cháng)徑比硅灰石和磨細硅灰石兩大類(lèi)。前者主要利用其針狀物理機械性能，廣泛用于塑料、橡膠、石棉代用品、油漆涂料等領(lǐng)域，可增加制品硬度、抗彎強度、抗沖擊性，改善材料的電學(xué)特性，提高熱穩定性和尺寸穩定性，是最有前途的應用領(lǐng)域。后者主要用于陶瓷和冶金工業(yè)，硅灰石中的SiO2、CaO 成分提供了低的膨脹率和良好的抗熱震性。
（1）陶瓷
硅灰石可用于制備各種電磁、建筑用瓷和日用瓷，占世界硅灰石總消費量的 50%。硅灰石可以致密陶瓷結構，提高機械強度，降低濕膨脹系數，提高坯體強度和壓型質(zhì)量，降低燒成溫度，縮短燒成周期，達到節能增效的目的。在制釉工業(yè)中，硅灰石可提高釉的白度，改善流動(dòng)性能，減少制品的刺點(diǎn)。硅灰石可提高坯體的抗熱沖擊性能且固相反應生成鈣長(cháng)石(熔點(diǎn)1550℃)，可實(shí)現低溫快速燒結。顯微硅灰石鏈增強了玻璃相微粒之間的聯(lián)結，使制品能承受切鋸、鉆孔等特殊機械加工，而且它還提供了一種低損耗絕緣結晶相，可用作電工陶瓷、電子陶瓷。
陳國華等研究了機械力化學(xué)對低介硅灰石瓷料的相變和相組成的影響。美國在瓷磚坯中加入5%左右的硅灰石以控制體積，同時(shí)產(chǎn)生比較好的壓縮性；加入20%~30%的硅灰石以提高燒窯速度；快速燒成工藝則加入55%~60%的硅灰石。德國研究成功了一種用作電絕緣的硅灰石/α方晶石陶瓷，其生產(chǎn)工藝為：將硅灰石煅燒后，取100 份與含P2O570%的磷酸24 份混合，在4.12×107Pa 下壓制3min，于800℃燒結2h，制得的產(chǎn)品對電弧有優(yōu)異的耐熱性。
（2）塑料、橡膠
填料用硅灰石是其最有潛力、附加值最高、增長(cháng)最快的應用領(lǐng)域。目前，該領(lǐng)域占硅灰石總消費量的25%左右。硅灰石作為塑料、橡膠制品的填充、增強改性劑，其效果明顯優(yōu)于滑石、高嶺土、碳酸鈣等填料。對聚酯澆鑄、聚乙烯溶膠、環(huán)氧樹(shù)脂等復合材料也有很好的增強和改性效果，并應用在PP、PE、PVC 等膜、管、鑄件中。
徐偉昌等進(jìn)行了硅灰石在聚丙烯、PVC、人造革、尼龍及聚四氯乙烯工程塑料中的填充母料試驗，結果表明：硅灰石可作各種塑料填充改性劑，可以改變塑料的性質(zhì)，保證產(chǎn)品具有高的熱穩定性、低介電指標和吸油率、高機械強度，并能降低成本。
硅灰石可取代或部分取代玻纖作聚合物復合材料的增強體，提高材料性能，降低成本，起增量和增強的雙重作用。目前硅灰石應用研究重點(diǎn)是硅灰石填充復合材料在電子元件、封裝材料、高性能橡塑制品、汽車(chē)殼體、模具以及光盤(pán)材料等領(lǐng)域中的應用。硅烷偶聯(lián)劑改性硅灰石增強尼龍的填充量可達50%，沖擊強度提高了20 多倍，并具有極低的吸濕率；超細改性高長(cháng)徑比硅灰石和碳纖維填充聚四氟乙烯樹(shù)脂可制成耐用、不泄漏的自動(dòng)密封圈體，應用在減壓閥、蝶閥以及壓縮機反復軸中。
江西上高硅灰石粉可全部或部分代替鈦白粉或立德粉。作為橡膠工業(yè)中的著(zhù)色劑，代替橡膠工業(yè)中的著(zhù)色劑，替代橡膠中的半補強炭黑，其制品具有明顯的補強效果。吉林大頂山為橡膠行業(yè)研制的RB 型硅灰石粉，于1986 年通過(guò)省級鑒定。用RB 硅灰石代替立德粉、部分鈦白粉、白炭黑、輕鈣、陶土等，其制品的各項性能指標得到改進(jìn)。
（3）石棉代用品
硅灰石具有針狀特性及無(wú)毒、低熱膨脹性、優(yōu)良的抗熱沖擊性，是短纖維石棉的理想替代材料。作石棉替代品用硅灰石占世界硅灰石總消費量的20%～25%。高摩擦系數硅灰石替代石棉制備的摩擦材料主要應用在剎車(chē)片、閥塞、汽車(chē)離合器等領(lǐng)域。
李國華的研究表明，硅灰石針狀粉部分取代石棉的制動(dòng)補片的綜合性能良好，其摩擦系數在300℃以下比較穩定，熱衰退不明顯，恢復性好，摩擦損耗率較小，制品的沖擊強度有所降低但高于國家標準。鄧建軍[27]等研究顯示纖維狀硅灰石礦物無(wú)肺泡巨噬細胞毒性，而纖維狀蛇紋石石棉礦則表現出肺泡巨噬細胞毒性。
（4）油漆涂料
硅灰石作油漆涂料的填料，可改進(jìn)產(chǎn)品的物化性能、持久性和耐候性，減少油漆的斷裂、老化。目前，硅灰石在該領(lǐng)域的消耗量尚小，僅占總消耗量的5%。硅灰石粉替代鈦白粉生產(chǎn)油漆涂料不僅可以改善制品色澤，提高油漆的光整度，增強涂料的抗張能力、減少裂紋，而且還可以減少吸油量，增強抗腐能力。硅灰石色澤光亮，反射率高，適于生產(chǎn)高質(zhì)量的白漆和清亮透明的有色漆。針狀硅灰石是很好的平光劑，顏色覆蓋率高且分布均勻；具有抗紫外線(xiàn)的特性，在內墻涂料、外墻涂料、特種涂料(尤其是防火涂料)以及乳膠漆中得到廣泛的應用。粒度越細，白度、PH 值愈高，油漆色澤和涂敷性愈好，且油漆顯堿性可用作鋼件等金屬設備的防腐涂層。
美國在半澤瓷漆和聚醋酸乙烯脂油漆中摻入硅灰石粉約9%，在底漆和密封層中摻入13%。適量硅灰石粉與加熱的微細漆瓷混合，則可制得發(fā)熒光的彩色瓷漆。
（5）冶金及建材
硅灰石具有低溫助熔特性，廣泛用于冶金工業(yè)，尤其在連鑄方面，硅灰石的優(yōu)越性能更加明顯。世界上每年有12%～15%的硅灰石消耗在該領(lǐng)域。硅灰石用作冶金保護渣基料，具有減少配料種類(lèi)、熱穩定好、化學(xué)成分穩定、鑄件表面光潔、低Al2O3、低碳等優(yōu)點(diǎn)。模鑄對保護渣的基本要求是低密度、低熔點(diǎn)、CaO/SiO2 比小于1，適當的熔化速度和較好的鋪展性。天然產(chǎn)出的硅灰石熔點(diǎn)(1540℃)相對較高，密度(2.8ｇ/cm3)較大且CaO/SiO2 比為1，不能很好地滿(mǎn)足保護渣的基本要求，但通過(guò)添加助劑(螢石、堿粉、水玻璃)、密度小的配料(膨脹珍珠巖、蛭石、石墨)和含SiO2 豐富的電廠(chǎng)灰即可達到要求。
硅灰石作為水泥添加劑，廣泛應用于特種水泥、建筑絕熱材料和新型水泥制品，制作大理石色調的水泥板、無(wú)石棉水泥制品地板材料、防裂性能的水泥制模材料、硅灰石型硅鈣板、墻面裝飾材料等。
（6）白炭黑的制備原料
白炭黑是人工合成的無(wú)定型二氧化硅超微粒子(粒子≤0.3μｍ)，具有耐酸、耐堿、耐高溫性能以及良好的電絕緣和分散性能，廣泛用作高檔橡膠、密封膠、紙張、塑料、電纜的補強劑、填充劑、遮蓋劑及涂料油墨的增稠劑與防沉劑。高比表面積SiO2 具有蜂窩狀多孔結構，在高科技領(lǐng)域中可以用作新型催化劑載體，選擇性吸附劑和航空用絕熱材料等。硅灰石中偏硅酸鈣純度可達94%以上，雜質(zhì)少，能溶于鹽酸，可用于制備白炭黑。
（7）造紙工業(yè)
美、日和歐洲一些發(fā)達國家已利用硅灰石粉作造紙填料和增強劑，提高紙張質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本。地礦部江西省中心實(shí)驗室用上高硅灰石作造紙填料，施加適量PAM 化學(xué)助劑，其在手抄紙上留著(zhù)率由59.92%提高至81.89%。
（8）其他
硅灰石配加少量輔助材料可制成水稻生長(cháng)發(fā)育中不可缺少的硅肥。硅灰石電焊條藥皮能有效地抑制焊接時(shí)放電，提高熔體流動(dòng)性，使焊縫整潔美觀(guān)，增強機械強度。許多學(xué)者的研究表明，以硅灰石為主要原料制備的生物陶瓷，生物活性高，強度高，穩定性好，與人骨組織的相容性好，可望在人骨領(lǐng)域得到應用。
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