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多元复合理论在透明薄膜母料研制中的应用二

2022-04-29 来源:扬州农业机械网

多元复合理论在透明薄膜母料研制中的应用(二)

2.1.2 滑石优良的化学物理性能

由于滑石具有独特的片状结晶晶体结构,因而具备了众多优良的化学物理性能,从而成为许多工业部门的重要原辅材料。现叙述如下:

(1)化学稳定性:

滑石与强酸(硫酸、硝酸、盐酸)和强碱(氢氧化钾、氢氧化钠)一般不起作用。在煮沸的1%的六氧乙烷中仅溶解2-6%。滑石粉在400℃的温度下和其他物质混合,不起化学变化。

(2)硬度

滑石的硬度为1,是硬度最低、最软的无机矿物材料,使用滑石粉对螺杆、螺筒造成的摩损最小。滑石的比重为2.6,比碳酸钙的比重2.72还轻。

(3)润滑性

滑石质软,具有滑腻感,摩擦系数在润滑介质中小于0.1,是优秀的润滑材料,常用于橡胶制品如气球的隔离剂和薄膜的开口剂。

(4)吸油和遮盖力

滑石粉对于油脂、颜料、药剂、助剂和溶液里的杂质都有极大的吸附能力,用摩擦法试验,滑石粉吸油量可达45-51%。超细滑石粉,由于其分散性好,表面积大,涂在物质表面,遮盖面积大,可形成均匀的防火、抗风化薄膜。

(5)疏水性

用药勺把200目滑石粉轻撒在水面,观察漂浮下沉状态,结果如下:大部分细粉漂浮在水面,小部分大颗粒因比重大立即下沉。作者与中山大学高分子研究所黄少慧教授于1999年5月所作试验证明此点。北京科技大学资源工程学院任峻,卢寿慈教授于1999年对若干非金属矿物进行研究时也指出:碳酸钙是亲水的,滑石是疏水的。并给出滑石颗粒间作用势能原始参数;润湿接触角为56°,疏水修正系数为0.4369,衰减长度为5.5486×10-9m。

(6)耐热性

滑石既耐热又不导热,耐火度达1490-1510℃。它有很高的热稳定性。从差热分析可知,滑石在600℃时有一平缓的吸热谷,这是由于少量杂混于滑石中的菱镁矿,白云石引起的。在900-1000℃之间有一较大的吸热谷。这一吸热效应是由于滑石的结构水脱失所致。其热重曲线表明,滑石脱水后其晶体结构发生弯化,即从层状结构转化为链状结构,形成高温相的原顽辉石。滑石的热稳定温度可视为600℃。

(7)电性能

滑石本身不导电,其电绝缘性能良好,介电损失小,可用作电子工业中的高频,高压绝缘材料。

(8)光性能

当超细滑石作为填料,加入塑料薄膜中时,对光线会有一种选择性吸收功能,即吸收红外光和阻隔紫外光,对农膜大为有利。它可作为新型农膜——转光膜的填料。

(9)成核剂

当超细滑石粉加入聚烯烃树脂如PP、PE时,会进入聚合物分子晶格中,成为结晶的成核剂。同时由于滑石晶体的折光率与聚乙烯PE膜的折光率1.55相接近,故又成为透明成核剂。

2.1.3 滑石在塑料中的应用

由于滑石的晶体结构和滑石优良的理化性质,使得滑石作为一种优秀的无机粉体在塑料加工中有广泛的应用,但在中国却不能大量推广,主要是研究开发和宣传工作不够。为此,我们强调以下几点:

(1)滑石在塑料中的应用在国际上已形成共识:

日本科技界普遍认为,滑石是最好的一种塑料填料,日用塑料,汽车零件,电器及通用工业塑料方面,滑石作为填充剂往往是其他非金属矿物所无法代替的。日本主要从事滑石在塑料中应用的研究和生产单位有日本滑石株式会社,日本三山化成塑料厂,丰田汽车大阪吉野工厂,池贝机械会社等。韩国同日本一样,大量从中国购买滑石矿,其化学建材如塑料门窗全部应用滑石作填料。欧洲和美国也大量使用滑石作为塑料填料。

(2)滑石在塑料中应用项目:

·汽车零部体:如保险杠,内饰件等

·工业品配套塑料件:如洗衣机内桶,电视机盖等

·日用品塑料:如盆、桶、瓶等

·电线电缆中绝缘料和护套料

·塑料管材:如PE大口径双壁波纹管增刚增强增韧母料

·塑料门窗:异形材

·塑料薄膜:包装膜、农地膜、大棚膜等。

(3)滑石在塑料改性中的难点:

虽然滑石是疏水的,有利于和高分子材料的结合。但其晶体结构决定存在大量的弱界面问题:

第一点是滑石结构稳定,活性低,氧原子处于原子价饱和状态,不易和偶联剂结合。第二点是滑石层间结构力弱,层片之间只存在极弱的范德华力作用,容易在混炼时因螺杆的强剪切作用,使层片之间产生相对滑移,不断分层。产生许多“弱界面”。至今未发现何种有效的偶联剂能使滑石的弱界面现象得到克服。而弱界面现象得不到克服,复合材料的力学性能必然极差,失去应用价值。我们不可能像碳酸钙一样只依靠某种偶联剂反应形成相应的力学作用层。因此,即使在少量添加时,也因滑石的层片相对滑移在复合体系中产生大量的弱界面,弱界面引起的损伤破坏将使复合体系的韧性极度下降。

2.1.4 滑石在透明薄膜母料中的应用:

针对滑石晶体结构和优良和理化性质以及塑料改性中存在的困难,我们使用超细滑石作为无机粉体,构成聚合物/弹性体/无机粉体三元复合材料,研发开发出“透明薄膜母料”,并在上海林达塑料母料厂投入生产。

正是在多元复合理论指导下,使用多种先进工艺和新材料,使用超细滑石粉研发和生产出世界领先,中国第一流的透明薄膜母料,将在塑料包装,农地膜的生产中产生巨大的影响。

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