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| 硅灰石粉体产品的应用现状研究进展 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2015-03-26 10:41:06 浏览次数： |
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（中国粉体技术网/班建伟）硅灰石产品可分为高长径比硅灰石和磨细硅灰石两大类。前者主要利用其针状物理机械性能，广泛用于塑料、橡胶、石棉代用品、油漆涂料等领域，可增加制品硬度、抗弯强度、抗冲击性，改善材料的电学特性，提高热稳定性和尺寸稳定性，是最有前途的应用领域。后者主要用于陶瓷和冶金工业，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。
（1）陶瓷
硅灰石可用于制备各种电磁、建筑用瓷和日用瓷，占世界硅灰石总消费量的 50%。硅灰石可以致密陶瓷结构，提高机械强度，降低湿膨胀系数，提高坯体强度和压型质量，降低烧成温度，缩短烧成周期，达到节能增效的目的。在制釉工业中，硅灰石可提高釉的白度，改善流动性能，减少制品的刺点。硅灰石可提高坯体的抗热冲击性能且固相反应生成钙长石(熔点1550℃)，可实现低温快速烧结。显微硅灰石链增强了玻璃相微粒之间的联结，使制品能承受切锯、钻孔等特殊机械加工，而且它还提供了一种低损耗绝缘结晶相，可用作电工陶瓷、电子陶瓷。
陈国华等研究了机械力化学对低介硅灰石瓷料的相变和相组成的影响。美国在瓷砖坯中加入5%左右的硅灰石以控制体积，同时产生比较好的压缩性；加入20%~30%的硅灰石以提高烧窑速度；快速烧成工艺则加入55%~60%的硅灰石。德国研究成功了一种用作电绝缘的硅灰石/α方晶石陶瓷，其生产工艺为：将硅灰石煅烧后，取100 份与含P2O570%的磷酸24 份混合，在4.12×107Pa 下压制3min，于800℃烧结2h，制得的产品对电弧有优异的耐热性。
（2）塑料、橡胶
填料用硅灰石是其最有潜力、附加值最高、增长最快的应用领域。目前，该领域占硅灰石总消费量的25%左右。硅灰石作为塑料、橡胶制品的填充、增强改性剂，其效果明显优于滑石、高岭土、碳酸钙等填料。对聚酯浇铸、聚乙烯溶胶、环氧树脂等复合材料也有很好的增强和改性效果，并应用在PP、PE、PVC 等膜、管、铸件中。
徐伟昌等进行了硅灰石在聚丙烯、PVC、人造革、尼龙及聚四氯乙烯工程塑料中的填充母料试验，结果表明：硅灰石可作各种塑料填充改性剂，可以改变塑料的性质，保证产品具有高的热稳定性、低介电指标和吸油率、高机械强度，并能降低成本。
硅灰石可取代或部分取代玻纤作聚合物复合材料的增强体，提高材料性能，降低成本，起增量和增强的双重作用。目前硅灰石应用研究重点是硅灰石填充复合材料在电子元件、封装材料、高性能橡塑制品、汽车壳体、模具以及光盘材料等领域中的应用。硅烷偶联剂改性硅灰石增强尼龙的填充量可达50%，冲击强度提高了20 多倍，并具有极低的吸湿率；超细改性高长径比硅灰石和碳纤维填充聚四氟乙烯树脂可制成耐用、不泄漏的自动密封圈体，应用在减压阀、蝶阀以及压缩机反复轴中。
江西上高硅灰石粉可全部或部分代替钛白粉或立德粉。作为橡胶工业中的着色剂，代替橡胶工业中的着色剂，替代橡胶中的半补强炭黑，其制品具有明显的补强效果。吉林大顶山为橡胶行业研制的RB 型硅灰石粉，于1986 年通过省级鉴定。用RB 硅灰石代替立德粉、部分钛白粉、白炭黑、轻钙、陶土等，其制品的各项性能指标得到改进。
（3）石棉代用品
硅灰石具有针状特性及无毒、低热膨胀性、优良的抗热冲击性，是短纤维石棉的理想替代材料。作石棉替代品用硅灰石占世界硅灰石总消费量的20%～25%。高摩擦系数硅灰石替代石棉制备的摩擦材料主要应用在刹车片、阀塞、汽车离合器等领域。
李国华的研究表明，硅灰石针状粉部分取代石棉的制动补片的综合性能良好，其摩擦系数在300℃以下比较稳定，热衰退不明显，恢复性好，摩擦损耗率较小，制品的冲击强度有所降低但高于国家标准。邓建军[27]等研究显示纤维状硅灰石矿物无肺泡巨噬细胞毒性，而纤维状蛇纹石石棉矿则表现出肺泡巨噬细胞毒性。
（4）油漆涂料
硅灰石作油漆涂料的填料，可改进产品的物化性能、持久性和耐候性，减少油漆的断裂、老化。目前，硅灰石在该领域的消耗量尚小，仅占总消耗量的5%。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、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，在内墙涂料、外墙涂料、特种涂料(尤其是防火涂料)以及乳胶漆中得到广泛的应用。粒度越细，白度、PH 值愈高，油漆色泽和涂敷性愈好，且油漆显碱性可用作钢件等金属设备的防腐涂层。
美国在半泽瓷漆和聚醋酸乙烯脂油漆中掺入硅灰石粉约9%，在底漆和密封层中掺入13%。适量硅灰石粉与加热的微细漆瓷混合，则可制得发荧光的彩色瓷漆。
（5）冶金及建材
硅灰石具有低温助熔特性，广泛用于冶金工业，尤其在连铸方面，硅灰石的优越性能更加明显。世界上每年有12%～15%的硅灰石消耗在该领域。硅灰石用作冶金保护渣基料，具有减少配料种类、热稳定好、化学成分稳定、铸件表面光洁、低Al2O3、低碳等优点。模铸对保护渣的基本要求是低密度、低熔点、CaO/SiO2 比小于1，适当的熔化速度和较好的铺展性。天然产出的硅灰石熔点(1540℃)相对较高，密度(2.8ｇ/cm3)较大且CaO/SiO2 比为1，不能很好地满足保护渣的基本要求，但通过添加助剂(萤石、碱粉、水玻璃)、密度小的配料(膨胀珍珠岩、蛭石、石墨)和含SiO2 丰富的电厂灰即可达到要求。
硅灰石作为水泥添加剂，广泛应用于特种水泥、建筑绝热材料和新型水泥制品，制作大理石色调的水泥板、无石棉水泥制品地板材料、防裂性能的水泥制模材料、硅灰石型硅钙板、墙面装饰材料等。
（6）白炭黑的制备原料
白炭黑是人工合成的无定型二氧化硅超微粒子(粒子≤0.3μｍ)，具有耐酸、耐碱、耐高温性能以及良好的电绝缘和分散性能，广泛用作高档橡胶、密封胶、纸张、塑料、电缆的补强剂、填充剂、遮盖剂及涂料油墨的增稠剂与防沉剂。高比表面积SiO2 具有蜂窝状多孔结构，在高科技领域中可以用作新型催化剂载体，选择性吸附剂和航空用绝热材料等。硅灰石中偏硅酸钙纯度可达94%以上，杂质少，能溶于盐酸，可用于制备白炭黑。
（7）造纸工业
美、日和欧洲一些发达国家已利用硅灰石粉作造纸填料和增强剂，提高纸张质量和降低生产成本。地矿部江西省中心实验室用上高硅灰石作造纸填料，施加适量PAM 化学助剂，其在手抄纸上留着率由59.92%提高至81.89%。
（8）其他
硅灰石配加少量辅助材料可制成水稻生长发育中不可缺少的硅肥。硅灰石电焊条药皮能有效地抑制焊接时放电，提高熔体流动性，使焊缝整洁美观，增强机械强度。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，稳定性好，与人骨组织的相容性好，可望在人骨领域得到应用。
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