随着原子灰用粉料的出现, 原子灰的生产跨入了新的时期。国内生产原子灰依赖单一技术支柱 ( 原子灰专用不饱和聚酯树脂生产技术 ) 的状况被打破。原子灰用粉料的生产形成了原子灰生产的另一个技术支柱。
随着原子灰用粉料生产技术的不断发展和成熟 , 出现了令人欣喜的局面 : (1) 如果原子灰专用不饱和聚酯树脂的技术性能较低 , 可以用原子灰用粉料对其进行技术性能上的弥补 , 从而生产出性价比比原来高得多的原子灰 ; (2) 如果原子灰专用不饱和聚酯树脂性能优异 , 原子灰用粉料则可以在原子灰体系中发挥其性能好、成本低的优势 , 从而生产出性价比更高的原子灰。
1 原子灰用粉料是原子灰技术的两大技术支柱之一的依据
实践证明 : (1) 原子灰用粉料应用在原子灰体系后 , 原子灰的性能不会下降 , 多数性能提高和大幅度提高 , 而原子灰成本则大幅度下降。原子灰用粉料弥补了某些体系树脂的气干性差、柔韧性差、耐冲击性差的缺点 ; ( 2) 大幅度提高了填充量 , 相应地降低了树脂的用量和促进剂的用量 , 节约了大量的材料成本 ; (3) 一些厂家现已将原子灰用粉料作为原子灰生产不可缺少的原材料加以应用 , 否则就会导致其产品出现质量缺陷或成本缺陷。
原子灰用粉料的应用使技术性能低的树脂体系产品质量提高、成本降低。原子灰用粉料也可使高技术性能树脂体系保持和提高其技术性能 , 生产出性价比更高的原子灰。
2 原子灰用粉料产品面世的市场原因和技术原因
近年来随着石油价格的猛涨 , 不饱和聚酯树脂原材料的价格不断攀升 , 原子灰材料成本陡增 , 原子灰生产企业的利润大幅度下滑 , 很多生产厂家生产难以为继 , 被迫寻找降低产品成本的途径 , 客观上为原子灰用粉料面世提供了催生条件。未经适当的搭配和处理的滑石粉和重质碳酸钙等作为填料应用在原子灰生产中 , 存在诸多缺点 , 无法满足提高原子灰性价比的要求。随着新材料和新理论的大量涌现 , 为原子灰用粉料的面世提供了良好的理论基础。
但是新材料领域的大量新理论应用到原子灰行业时 , 必然会遇到各种新问题 , 而有些理论应用到原子灰领域 , 存在着很大的技术风险和技术陷阱 , 有的技术陷阱和技术风险甚至是致命的。
3 原子灰用粉料的生产技术原理
单一的滑石粉 , 或者重质碳酸钙作为原子灰用粉料的原材料是不可靠的。除非有某种特别理想的物理方法或者化学处理剂 ( 组合 ) 的应用 , 否则生产出的原子灰用粉料性能是不可靠的。笔者研发的原子灰用粉料生产选用了 4 种或者 4 种以上的粉体作为原子灰用粉料原材料。
单纯的物理方法和化学方法都无法满足原子灰用粉(1) 粒径分布和性能平衡 ; ( 2) 湿润性和分散性之间的性能平衡 ; (3) 润湿性和触变性之间的性能平衡 ; (4) 润湿性和涂刮性 ( 施工性能 ) 之间的性能平衡 ; ( 5) 润湿性和原子灰综合性能之间的性能平衡。
性能平衡建立在诸多边缘科学的理论之上 : 如粉体的“晶型转换”理论、高聚物堆砌理论、表面浸润理论、可变形层理论、化学键理论和约束层理论等。根据这些理论和原子灰用粉料生产的实践 , 笔者总结出一个经验 : 处理剂使用不可逆。作者认为 : 第一 , 全部处理剂和相关粉体组成的原材料一起添加到树脂中直接生产出的原子灰的最终性能 , 不如将全部处理剂对相关粉体进行表面预处理后再加入树脂中生产出的原子灰最终性能好。第二 , 较少剂量的处理剂用于粉体处理的效果 , 等同或超过直接将较大剂量的处理剂直接应用于原子灰生产的效果 , 且很多处理剂是根本无法直接应用于原子灰生产的。这里的数学描述为 : 用处理剂对相关粉体进行表面处理后做出的原子灰效果为 : 1 + 1 ≥ 2 。而将处理剂作为助剂和粉体直接添加到树脂中生产原子灰的效果为 : 1 + 1 = 2 或者是 < 2, 甚至效果 = 0 。第三 , 某些化学处理剂单独添加在不饱和树脂中做助剂 , 对原子灰本身的性能影响是负面的 , 但用于粉体处理后的原子灰用粉料再用于原子灰生产 , 对原子灰的影响却是正面的 , 比如阴离子表面活性剂磷酸辛酯就是如此。当然还有许多相关的材料都有这一特点。这个经验强调 : 某些材料作为粉体处理剂无论是单独添加或者是整体添加都是可行的 , 但是如果将其单独或整体添加入原子灰体系中 , 则起到负面的效果。
4 技术原理的讨论
(1) 单一的某种粉体由于其材料结构的单一性 , 无法满足原子灰综合性能的需要 , 其原理是显而易见的。各种材料选择好后 , 还要进行材料间比例搭配试验 , 找出最佳搭配组合 , 起到最佳协同效果。
(2) 原子灰用粉料粒径分布对原子灰用粉料性能有一定的影响。原子灰用粉料性能要求的基本细度是 325 目 , 其中 600 目、 800 目、 1 250 目的含量 , 粒径配比要做大量的试验才能确定。
(3) 当粉体和粉体之间的比例确定好后 , 需对粉体进行物理和化学改性。
原子灰用粉料的生产原理必须遵循上述五种性能平衡 , 原子灰用粉料生产成功才会事半功倍 , 其中最重要的是原子灰用粉料润湿性和其他性能之间的平衡。关键点是 : 原子灰用粉料的高填充量。原子灰用粉料润湿性和很多因素相关 :(1) 原子灰用粉料的粒径分布 ; (2) 原子灰用粉料的物理处理方法和化学处理方法和处理剂用量 ; (3) 原子灰用粉料的原材料之间粉体搭配比例。原子灰用粉料的润湿性和很多因素被动相关 : 打磨性、涂刮性 ( 施工性能 ) 、附着力、触变性 ( 其中包含了流平性和抗沉降性 ) 、气干性、贮存期、耐冲击性、柔韧性、耐热性、细腻程度 ( 分散性 ) 、毛面和光面度以及原子灰用粉料在生产原子灰时的难易程度等。原子灰用粉料润湿性既然和诸多因素有如此多主动和被动的关系 , 所以原子灰用粉料生产技术中存在许多技术陷阱和未知因素 , 有些陷阱和缺陷无法及时发现 , 有的缺陷要相当长时间才能发现 , 增加了原子灰用粉料生产难度和质量不确定性。原子灰用粉料润湿性和触变性平衡 , 润湿性和涂刮性平衡以及润湿性和分散性平衡是原子灰用粉料五大性能平衡中最重要 ，也最难掌握。
原子灰用粉料作为一种新产品在面世后将近 1 年的时间里 ，充分显示了其优异性能和作为原子灰生产技术支柱的重要性。虽然原子灰用粉料生产具有一定技术难度 ，但只要掌握了生产中的性能平衡 ，并根据经验进行处理 ，就能生产出性能令人满意的高质量原子灰用粉料。（作者：向燕生/桂林市七星合成材料厂 ）
