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怎么回事?男硅灰石怕入错行,女硅灰石怕嫁错郎?
2021/01/04 点击 2962 次

中国粉体网讯 硅灰石还分男和女?难道石头真可以生猴子?其实,没有这些怪力乱神的事儿。那究竟是怎么回事?


中国粉体网编辑在整理硅灰石资料过程中发现,矿物粉体材料有很多有趣的事情,就拿硅灰石来讲,它的一生有时候和人的一生也差不多。



一、我国硅灰石的资源状况


我国硅灰石的资源状况非常丰富,用人的条件对比就像一个有名,有利,且人丁兴旺的大土豪家族。虽然家族起步略晚,但是基因不错。


据了解,根据我国非金属矿产资源禀赋、供需形势、对外依存度、进口集中度等因素,已初步认定20余种非矿资源在国民经济建设及战略性新兴产业中有重要应用。其中,菱镁矿、石墨和硅灰石新材料在其他非金属矿中具有相当高的优势。


其实中国的硅灰石资源非常丰富,已探明资源储量约2亿吨,保有资源储量1.3亿吨,远景资源量达3.2亿吨以上,居世界之首。主要分布在吉林大顶山、四平、磐石,江西上高里村,江西新余曹坊庙、辽宁法库,江苏溧阳,浙江长兴,福建漳州、南平,安徽铜陵,湖南长宁,云南腾冲,青海都兰,内蒙古巴林左旗,新疆哈密等地区。


1975年在湖北大冶小箕铺首次发现硅灰石矿,并最早开发应用。1980年吉林梨树大顶山硅灰石矿被发现,并于1982年广州春交会首次进入国际市场。


二、硅灰石产品分类与应用领域划分


硅灰石产品分类与应用领域划分,就像选择不同行业的一家人。虽然有一样的血统,却又有不一样的是身体条件和兴趣爱好,最终的命运也不相同。


硅灰石产品主要为高长径比硅灰石和磨细硅灰石两大类。前者属于高档产品,主要是利用其物理机械性能,广泛用于塑料、橡胶、石棉代用品、油漆、涂料等行业。


相比高长径比硅灰石产品,磨细硅灰石的市场前景偏差一些,它属于低档产品,主要用于陶瓷和冶金工业,因为硅灰石中的SiO2、CaO成分提供了低的膨胀率和良好的抗热震性。


三、硅灰石应用与进展


硅灰石在不同行业的应用,就好比不同的男人选择了不同的行业,进入了不同的事业环境;也像不同的女人嫁给了不同的男人,进入了人不同的家庭环境。虽然都不能直接分好坏,但价值感和幸福感还是不同的。


硅灰石属天然绿色、低碳排放矿物工业原材料,无毒无害,呈纤维状、针状结构、大长径比,颜色光亮洁白,天然低铁、微硫磷,不含结晶水、熔点高、耐腐蚀、耐老化、热膨胀系数小,折光率高,具有良好的补强性、密封性、耐热性、耐磨性、稳定性。那硅灰石可以选择哪些有潜力的行业呢?


3.1、环氧灌封胶


灌封胶是指以树脂为主要成份,添加各类功能性助剂、填料,配合合适的固化剂制作的一类液体封装或灌封材料,用于电子元器件的粘接,密封,灌封和涂覆保护。环氧灌封料常用的填充剂有二氧化硅、氢氧化铝、氧化铝、氢氧化镁以及硅灰石等粉体材料。经硅氧烷、钛酸酯等偶联剂处理的“活性”填充剂,不仅可提高填充剂用量,还可明显地提高材料的力学性能和耐潮湿性能。


环氧灌封胶以硅灰石纤维为填充材料,可嫁接硅灰石的众多优点,让环氧灌封材料具备更高的介电性能、物理强度、机械性能、耐热性、耐磨损、以及阻燃性等一系列优异的性能。硅灰石粉不仅具有良好的增强作用,而且本身化学稳定性高、耐热性和耐久性突出。另外,硅灰石比重与以往的氧化铝填充材料等占比低得多,有较大的可调节空间,大幅度减少复合填料的比重。此外,针状结构的硅灰石与球形填料如二氧化硅、氧化铝可以形成交叉堆砌,使灌封更加致密,空隙更少,避免了电子产品由于散热不佳引起的过热、起火和爆炸。


如今,5G网络和设备已经基本成型,5G手机的普及基本已是定局,到时各种处理器和射频前端以及诸多电子产品内部元器件的加工都会迎来一波迭代大潮。在这其中,热元器件与整机散热系统的组合必然离不开胶粘剂的粘接和灌封。如何让产品具备良好的绝缘性、导热性,同时兼具粘接强度以及阻燃性能,这一系列的问题会很大程度上取决于灌封胶所具备的性能。而针状结构的硅灰石集导热、绝缘、补强、耐热、耐久、阻燃等优点于一身,作为一种胶粘剂的功能性填料,在5G通信发展中必然有机会牢牢粘连住一席之地。


3.2、制备生物活性材料


人工骨,在钛合金表面涂敷一层具有生物活性的陶瓷材料制成的仿生产品。这种人工骨强度高、韧性好是其优点,但其成分与人骨组织的成分相差较大,很难达到真正意义上的愈合,而且容易被腐蚀。许多学者的研究表明,以硅灰石为主要原料制备的生物陶瓷,生物活性高、强度高、稳定好、与人骨组织的相容性好,可望在人工骨领域得到应用。


有日本学者以Bis-GMA树脂为有机基材料,分别选出磷灰石-硅灰石(AW)、羟基磷灰石(HA)和β-磷酸三钙(β-TCP)三种无机填料来比较研究制成的粘固粉与真骨组织相容性及结合状态。结果表明,AWC移植胫骨移植后两周,在未愈合的Bis-GMA基树脂表面层全部被新生成的类骨组织填满,AW玻璃陶瓷颗粒被骨组织包围并通过磷灰石与骨组织紧密结合在一起,而没有出现中间软组织;其他两种粘固粉均有较好生物相容性,但需要的时间比较长。


3.3、作油漆涂料填料


硅灰石作油漆涂料的填料,可改善制品的物化性能、持久性和耐候性。目前,硅灰石在该领域的消耗量尚小,占总消耗量的百分之十以内。硅灰石粉替代钛白粉生产油漆涂料不仅可以改善制品色泽,提高油漆的光整度,增强涂料的抗张能力和减少裂纹,而且还可以减少吸油量,增强抗腐能力。硅灰石色泽光亮,反射率高,适于生产高质量的白漆和清亮透明的有色漆。针状硅灰石是很好的平光剂,颜色覆盖率高且分布均匀具有抗紫外线的特性,在内墙、外墙特种涂料(尤其是防火涂料)以及乳胶漆中有广泛应用。粒度越细白度、pH值愈高,油漆色泽和涂敷性愈好;油漆显碱性可用作钢件等金属设备的防腐涂层。


3.4、用于矿石造纸


β晶型纤维状硅灰石具有高白度、高电阻、高长径比、低吸油率、低介电常数、耐热、耐腐蚀、耐酸碱、无毒、无磁性、热膨胀系数低、烧失量小以及机械性能优良等特性,且与植物纤维存在一定亲和力,故可以其部分代替纸浆纤维用于新闻纸、胶版纸、书写纸等印刷文化用纸中。硅灰石造纸可以生产从普通包装纸,到高级铜版纸等各类纸张。这些纸张不再带有很强的静电,而且,纸张的性能改善,透明度提高。


将硅灰石研磨成超细粉代替植物纸浆,云南已实现矿石造纸,现已生产出千吨以上优质纸张。此技术已逐步推广至陕西、四川、山东等地,以后在造纸时用矿石可以更大幅度的取代部分木材的使用。


3.5、硅灰石与PP(聚丙烯)复合材料


聚丙烯(PP)是一种通用塑料,原材料来源广泛、生产成本低、密度小、耐热性好,力学性能优异,广泛应用于薄膜、纤维和注塑件等领域。但聚丙烯由于其收缩率大(1%~2.5%)、低温呈脆性(脆化温度为-35 ℃,低于-35 ℃会发生脆化耐寒性不如聚乙烯)、耐磨性不高等缺点限制了其广泛的应用。为此,人们常通过接枝、共聚、共混、填充等改性技术改善PP的使用性能。


而近年来,使用硅灰石作为无机填料对聚丙烯进行增强改性已取得丰硕成果。


3.6、PP复合材料的两任填充剂——硅灰石纤维完胜玻璃纤维


以往玻璃纤维(GF)也曾作为PP的复合补强材料来提高产品强度,但PP/GF复合材料存在诸多问题始终没有解决好。如:流动性差、加工困难,玻纤外露、制品表面粗糙、收缩率过大、易翘曲变形等。相对而言,PP/硅灰石纤维复合材料则具有:改善制品表面光滑性,提高材料的热稳定性,降低成型收缩率以及加工容易,熔体流动性好等诸多优势。


在硅灰石填充PP树脂的性能实验中发现,同等用量下,硅灰石比滑石粉、云母的补强效果更明显。弯曲模量增加10%,断裂伸长率加大40%,其他性能二者相当。因此也可提出,在对PP的改性中,硅灰石的加入可以增加体系的刚性,提高材料的尺寸稳定性。


将改性硅灰石添加到PP中,硅灰石/PP复合材料比纯PP的拉伸强度提高3.1%,冲击强度提高18.8%,改性后硅灰石的填充效果更佳。选用新型的表面改性剂庚二酸处理硅灰石,发现改性处理对PP/硅灰石复合材料的晶体结构、形态、熔融行为和机械性能等都有一定的影响。其提高了二者的相容性,使硅灰石均匀的分散在PP基体中,显著提高了复合体系的缺口冲击强度。


小结:硅灰石的应用技术决定其价值增长


硅灰石的应用要发展,不仅要找到更好的应用领域,更要发展核心工艺,这才是其能选择不同行业和应用领域的前提和根本。科技是第一生产力,这在实践中已经被广泛证实过。硅灰石是具有独特理化性能的多功能材料,随着科学技术的发展,其应用领域才会越来越广泛,其整体的发展趋势才更加高端化,功能化。所以,发展先进的硅灰石利用技术,不断为其赋能是我们不能停歇的重要任务。


参考来源:

茜茜,等:聚焦|硅灰石成为战略性新兴矿产的两大优势,中国粉体网

杨德良,等:硅灰石深加工及应用进展,中南大学矿物系

梁宇,等:聚丙烯/硅灰石复合材料的制备及性能研究,东北石油大学

知乎,环氧树脂电子灌封胶料成分及作用


注:图片非商业用途,存在侵权告知删除!

(来源:中国粉体网)


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