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硅灰石粉的制备和应用


来源:中国粉体网讯   土豆儿

[导读]  随着粉体技术、合成技术和表面改性技术的发展, 硅灰石粉末的应用领域正在不断地扩大和深入, 主要用于塑料、橡胶、聚合物、涂料、染料 、陶瓷、冶金、建材 、环保及石棉的代用品等方面。

中国粉体网讯  硅灰石(CaSiO3)是一种白色含钙的偏硅酸盐类结晶矿物,天然产出的硅灰石通常是片状、 针状、放射状或纤维状集合体。 它具有高白度、亮度、较高的长径比以及低吸水、吸油率等一系列优异性能。


随着粉体技术、合成技术和表面改性技术的发展, 硅灰石粉末的应用领域正在不断地扩大和深入, 主要用于塑料、橡胶、聚合物、涂料、染料 、陶瓷、冶金、建材 、环保及石棉的代用品等方面。中国的硅灰石在世界市场上起着重要作用, 已占据了欧洲的铸造粉末市场的三分之二, 但高长径比的硅灰石针状超细粉体制备技术落后于发达国家。


硅灰石粉的制备工艺


天然硅灰石产品按粒径可分为块粒、普通粉、细粉、超细粉和针状粉五类,粉末的制备方法按原理可分为物理制备和化学制备,其中物理制备中以机械制备为主,化学制备中以烧结法和熔融法为主。


物理制备


机械粉碎


机械粉碎依环境介质不同可分为干法和湿法两种方法, 湿法微波粉碎对保护纤维长径比 、单纤维细度和一次松懈度均较好;干法能耗较高但粉体团聚问题没有湿法的突出,因此亦为有效的途径。


化学制备


化学沉淀法


化学沉淀法制备硅灰石,就是利用含有硅和钙的可溶性盐类, 将其溶解在水中, 通过化学反应, 生成硅酸钙的方法。


优点:工艺流程简单、易于操作、原料来源广、能耗低、不需要昂贵的设备。


缺点:合成产品的粒度难于控制。


溶胶 - 凝胶法


溶胶 - 凝胶法( Sol-gel) 方法是以无机盐或金属醇盐作为前驱物。将前驱物溶解于溶剂中并形成均匀的溶液,溶质与溶剂发生水解或醇解反应,形成溶胶; 溶胶经陈化、蒸发、干燥 后转变为凝胶。纳米粒子分散在凝胶的网络结构之中, 对凝胶进行热后处理, 便可以得到纳米粒子。

优点:所需的设备简单、耗能少,是一种制备高质量无机超细粉体的有效手段。

缺点:必须进行热处理,否则容易产生硬团聚和超细颗粒的长大。


水热法


水热法是指在密闭的容器中, 以水或其他溶剂为溶煤,在一定的温度和压力下进行合成的一种方法。水热合成法是制备特种结构、功能材料的重要方法。


优点:可以得到活性极高的粉体,且水热是在低温、等压、液相反应条件下, 有利于晶体的规则取向,容易控制产物的粒度。


缺点:此法前驱体价格昂贵, 不利于工业化大生产。


固相烧结法


固相烧结法的制备原理是利用含有CaO、SiO2的矿物原料或者工业废料经过干法混合、粉碎后直接放在高温条件下烧结制备的。这种方法是目前人工制备硅灰石采用的主要合成方法。


优点:适用面广、工艺流程简单,。


缺点:产品的纯度低、能耗高、设备投资较大, 且产品的性能和用途受原料品种、产地的影响较大。


硅灰石粉的应用


一、在塑料行业中作用


硅灰石粉深加工产品在塑料中有大量使用。它作为塑料填料,主要用来提高拉伸强度和挠曲强度,降低成本。


二、在橡胶行业中的作用


天然硅灰石粉具有特殊的针状结构,白色、无毒,经超细粉碎、表面改性后是橡胶的理想填料,不仅可降低橡胶制品的生产成本,而且能提高橡胶的力学性能,赋予橡胶自身所没有的特殊功能。


三、在涂料行业中的作用


硅灰石粉作油漆、涂料的填料,可改进产品的物化性能,持久性耐候性,减少油漆的光泽度,增强涂料的扩张能力,减少裂纹,而且还可以减少吸油量,增强抗腐能力。


四、在造纸行业中的作用


硅灰石粉可作填料和植物纤维复合成造纸复合纤维替代部分植物纤维。减少木浆用量,降低成本,改善纸品性能,提高纸品的平滑度,不透明度,改善纸品的匀度,消除纸的静电,纸品收缩率少,适印性好,并能减少植物纤维制浆过程中的污染排放。


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