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2016.10.25

你不得不知道的硅灰石的這些用途

發布者:新余蒙和硅灰石有限公司發布時間:2016-10-31

硅灰石是一種鈣的偏硅酸鹽類礦物,化學分子式為Ca[SiO3],含CaO48.3%和Si0251.7%。天然硅灰石常呈白至灰白色,玻璃到珍珠光澤,密度2.78~2.91g/cm3,硬度4.5~5.0,通常為針狀、放射狀、纖維狀集合體,甚至微小顆粒仍保持纖維結構。

    硅灰石產品可分為兩大類:一類是高長徑比的硅灰石產品,主要利用其針狀性能,用于填料方面作為增強劑,尤其在塑料、橡膠、油漆、涂料等方面,硅灰石可增加硬度、抗彎強度、抗沖擊性,改善塑料的電學特性,提高材料的熱穩定性和尺寸穩定性一類是細磨硅灰石粉,主要利用其礦物化學性質,用于陶瓷和冶金工業,硅灰石中的CaO、SiO2成分為其提供低的熱膨脹性和抗沖擊性。

 

1 補強材料

    硅灰石用做補強材料是利用其結晶粉體的纖維狀結構性質,纖維狀硅灰石粉體在同塑料、橡膠等高分子基體材料均勻混合后,在基體材料中以纖維狀有序分散,纖維結晶結構的硅灰石粉體在受外力作用時,能抵抗較大的徑向破壞應力,具有較高的熱穩定性,對所制備的復合材料其力學性能、老化性能和尺寸穩定性具有較好的增強作用。在同等性能要求情況下,可相應減少價格較高的高分子基體材料用量,能顯著降低復合材料制造成本。目前用硅灰石具有較好增強效果的基體材料有:尼龍6、尼龍66、不飽和聚酯、聚氯乙烯、天然橡膠等。

    劉衛平將硅灰石先用硅烷偶聯劑改性處理后,用于尼龍6改性,可完全或部分替代玻璃纖維,試驗結果如表1所示。


    由表1可見,在硅灰石/尼龍6質量比為40/60時,較純尼龍6樹脂拉伸強度、缺口沖擊強度、彎曲模量、熱變形溫度分別提高了23.64%、62.96%、141.2%、84.62%;在硅灰石/玻璃纖維/尼龍6質量比為20/20/60時,較純尼龍6樹脂拉伸強度、缺口沖擊強度、彎曲模量、熱變形溫度分別提高了109.1%、185.2%、324.7%、204.6%。

    硅灰石在不飽和聚酯中也有較好的應用效果,胡珊等將325目普通硅灰石用KH-570硅烷偶聯劑以0.8%~1.0%用量改性,以40%~50%用量填充不飽和聚酯,材料拉伸強度和彎曲強度均可提高1倍以上,同時制品收縮率降低。

    吳學明等將甲基丙烯酸改性的硅灰石用于硬質聚氯乙烯改性,硅灰石/聚氯乙烯用量50/50時,制品沖擊強度、拉伸強度分別較純聚氯乙烯樹脂材料提高128%和9%。

 

2 超白粉體材料

    硅灰石具有較高的白度,一般能達到95,最高可達到102~104,可用做涂料、填料等體系的特白粉體材料,具有吸油量低、易分散、體系貯存穩定、涂層流平性好和附著力強等特點,可部分替代價格昂貴的鈦白;可全部代替滑石粉、沉淀硫酸鋇和氧化鋅等。在美國,約9%的硅灰石是用于白色半光瓷漆和聚醋酸乙烯乳膠涂料,大約13%用于底漆和封閉底漆。

 

3 生物活性陶瓷粉體材料

    用溶液反應—焙燒法制備的高純硅灰石可用作生物活性陶瓷用前驅體粉體材料,粉體經10~20MPa壓力成型、1350℃/4h焙燒得到硅灰石陶瓷,這種陶瓷具有強度高、生物活性好、對人體無害等特性。如制備的生物陶瓷在體外生物活性評價中,能較快地在其表面形成碳酸化羥基磷灰石層,便于植入人體后組織和血管的長人,從而能加強植入人體材料和周邊組織界面間的結合強度,加速人體組織的重建及創傷的愈合,生物活性陶瓷可用于人體硬組織(骨骼、牙齒)的修復。

    盧勝良等研究了硅灰石在高壓電瓷中的應用。研究表明,隨著硅灰石的加入,燒成溫度明顯下降,而且加入硅灰石量越大,下降程度越大。但是硅灰石添加量的增加,燒成溫度變窄,這個不利因素可以通過添加一定量的粉石英或鋁礬土來消除解決。在普通高壓電瓷及中、高強度高壓電瓷中添加5%左右的硅灰石,取得了良好的效果。燒成溫度降低60℃以上,而且性能達到或超過國家標準。

 

4 建材

    將低檔硅灰石用于建材是硅灰石應用的重要途徑。用硅灰石燒制釉面磚比普通釉面磚可分別可降低素燒溫度、燒成時間約150~180℃和23~40h,相應可使成本降低16%~23%;用硅灰石燒制的彩色玻璃、彩色玻璃馬賽克等制品,具有較好的光學和耐堿性能,且產品成本較低。

    郝德生等利用硅灰石-石灰石混雜礦床的礦物原料生產白水泥。實驗表明,以硅灰石替代優質粘土引入SiO2生產白水泥是完全可行的,所生產的白水泥熟料C3S含量較高,具有快凝、早強的特點。以硅灰石引入生產SiO2白水泥,粗略地從理論計算,在燒成時要比普通方法生產白水泥能耗低。

 

5 制備二氧化硅

    中國硅灰石資源十分豐富,其特點是偏硅酸鈣含量高,有色雜質含量很少,很易與無機酸反應生成沉淀二氧化硅,是一種制備白炭黑的很理想的天然硅原料。其方法分兩種:一種是將硅灰石與酸反應后直接固液分離制白炭黑;另一種是將硅灰石轉變成硅酸鈉,再酸解中和成白炭黑。

 

6 其它

    硅灰石在冶金行業用于冶金保護渣和連鑄保護渣,在電焊條中用于電焊條涂料,在無石棉摩擦片及環保吸附劑等領域都有一定的應用市場。可以預計,一些新的用途隨著研究的深入將會不斷發現。

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