滑石在部分工業(yè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

李小丹，寧繼鵬，吳海艷，張金輝，楊雙春，潘 一

（遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

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滑石在部分工業(yè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

李小丹，寧繼鵬，吳海艷，張金輝，楊雙春，潘 一

（遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

摘 要：滑石的分子式是：Mg3Si4O10（OH）2，作為一種添加劑、改性劑和填料，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，機械性能良好，而且滑石具有質(zhì)地柔軟、磨耗低、光澤度高、吸油值小、透明性好等優(yōu)點，且儲量豐富，成本低廉，良好的化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)異的物理特性得到了人們的認(rèn)可，已廣泛用于造紙、涂料、陶瓷、日化、塑料、橡膠、食品、醫(yī)藥等行業(yè)?；?jīng)過表面改性、復(fù)合改性等方法提高了其應(yīng)用價值、擴展了其應(yīng)用范圍。綜述了近年來滑石及改性滑石應(yīng)用于造紙工業(yè)，塑料，陶瓷行業(yè)的研究及應(yīng)用進(jìn)展，并對滑石粉的發(fā)展方向和前景做出了展望，以期為相關(guān)研究提供借鑒和參考。

關(guān) 鍵 詞：滑石；改性；造紙；塑料；陶瓷

滑石是目前已知最軟的硅酸鹽礦物，其莫氏硬度標(biāo)為1，軟到可以用指甲在滑石上留下劃痕。滑石一般為白色，略帶青色或綠色，是其他礦物在地下發(fā)生長期的物理、化學(xué)變化而成的，屬于一種“變質(zhì)礦物”，通常由鎂的巖石經(jīng)變質(zhì)而成。由碳酸鎂構(gòu)成的白云巖，在富含硅的高溫?zé)嵋鹤饔孟拢饕煞志涂赡軡u變成水合硅酸鎂，即滑石。滑石內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)非常松散，受摩擦很容易破碎。 因此滑石常磨成滑石粉，被廣泛應(yīng)用于各方面?；瘍r格低廉，儲量豐富，探明世界上滑石儲量約8億t，我國是世界上滑石的最大生產(chǎn)國、消費國和出口國，隨著人們對各種物品性能要求不斷提高，滑石粉在工業(yè)中應(yīng)用領(lǐng)域和需求量也越來越大。本文綜述了滑石粉在部分工業(yè)領(lǐng)域的相關(guān)研究、應(yīng)用及發(fā)展情況。

1 滑石在造紙業(yè)中的應(yīng)用

滑石無味，無臭，在稀鹽酸，稀氫氧化鈉溶液和水中均不溶解，同時，滑石粉具有磨耗度低，白度高和潤滑的特點，所以被廣泛應(yīng)用于造紙工業(yè)中。危志斌［1］等人對滑石在造紙工業(yè)中的應(yīng)用做出了細(xì)致的研究。研究發(fā)現(xiàn)，磨細(xì)的滑石粉按在工業(yè)中不同方面的作用分為9類，其中的造紙級滑石粉最適用于造紙工業(yè)中。滑石粉的潤滑特征提高了紙張的平滑度和改善操作性。而且還在東北地區(qū)發(fā)現(xiàn)了一種白度在90%以上，碳酸鈣的含量約30%的天然滑石原料，可直接用于高質(zhì)量，低定量新聞紙和膠印紙，并且取得了滿意的結(jié)果。并指出，滑石粉在造紙工業(yè)中主要用于填料，樹脂吸附劑，脫墨助劑和涂料顏料中。狄宏偉［2］等對滑石在顏料中的應(yīng)用進(jìn)行了探究，結(jié)果表明，滑石顏料的使用不當(dāng)會使紙的光澤度降低，但顏料中細(xì)小顆粒的含量的增加有助于提高紙的光學(xué)性能，使透氣度增加，改善涂層結(jié)構(gòu)。并且發(fā)現(xiàn)，粒子粒徑為2 μm，含量在70% ～ 90%之間的滑石顏料最為合適，不僅可以體現(xiàn)滑石在膠版印刷涂布紙中的優(yōu)點，還可以保證紙張的光澤度不會下降， 使紙的觸覺和視覺感得到了提升。同時發(fā)現(xiàn)滑石還適合用于標(biāo)簽紙的涂料中，由于滑石的潤滑性使標(biāo)簽間的粘性減弱，提高標(biāo)簽的使用操作性［3］。田春麗［4］等的研究指出了滑石粉在造紙工業(yè)中的缺點，由于滑石的疏水性，在制備涂料時不容易潤濕和分散，制成的涂料也呈剪切膨脹性。而且滑石粉在膠版印刷涂布紙中的應(yīng)用容易引起油墨堆聚和紙張掉毛、掉粉。綜上所述，滑石可以應(yīng)用在造紙工業(yè)中，但要控制其用量以及其它不好的方面，使滑石在造紙中的優(yōu)點更多的顯現(xiàn)出來。

2 滑石在塑料中的應(yīng)用

滑石可提高塑料制品的剛性和耐蠕變性、硬度和耐表面劃傷性、耐熱性和熱變形溫度，相當(dāng)細(xì)度的滑石粉能提高塑料制品的沖擊強度，并且添加后還具有潤滑作用，能起到流動促進(jìn)作用，提高塑料的加工工藝性，所以，滑石在塑料中應(yīng)用廣泛。張高科［5］對加入滑石粉后的塑料的某些性能進(jìn)行了研究，結(jié)果為，改性處理后的滑石粉加人塑料中， 一般會使塑料填充體系的缺口沖擊強度提高， 但隨用量增加至一定程度便會出現(xiàn)下降，可明顯提高填充塑料體系的彎曲強度及彎曲模量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他礦物的PP［6］填充體系。但加入滑石粉會降低填充塑料體系的拉伸強度，尤其是未經(jīng)表面改性的滑石粉。此外， 滑石粉的加人也使填充塑料體系的斷裂伸長率下降。還有研究表明，滑石粉的加人改善了填充塑料體系的耐候性，耐熱性能及尺寸穩(wěn)定性。但加入滑石粉會引起熔體流變性能的不穩(wěn)定， 對超細(xì)滑石粉來講， 有時還會引起加工給料的問題。此外，陳祖欣［7］等人對塑料薄膜中加入滑石進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示，滑石的紅外區(qū)透過率較小，含有滑石的塑料薄膜紅外線輻射熱損失也較少， 從而提高了棚內(nèi)溫度。雖然滑石在塑料中的應(yīng)用有利有弊，但目前已經(jīng)廣泛用于塑料行業(yè)中，也最大可能的限制它的不利方面，總而言之，還是利大于弊。

3 滑石在陶瓷工業(yè)中的應(yīng)用

我國是陶瓷大國，近幾十年來，日用陶瓷和建筑陶瓷的產(chǎn)量一直居于世界首位。滑石粉的單元層很牢固、機械強度高、質(zhì)地細(xì)膩柔滑和光澤度良好，這些性質(zhì)可作為陶瓷強度改良劑用于陶瓷工業(yè)中。陳秋萍［8］等人對在高鐵粉煤灰陶瓷坯體添加滑石做出了研究，結(jié)果表明，滑石可明顯改善坯體性能：降低坯體吸水率、提高坯體的體積密度和強度、改觀坯體顯色。另外，還發(fā)現(xiàn)當(dāng)滑石的加入量與高鐵粉煤灰坯體中Fe2O3的摩爾之比以1∶3 ～ 2∶3為宜。劉伯元［9］等也對滑石質(zhì)陶瓷進(jìn)行了實驗，發(fā)現(xiàn)以滑石為主要原料的陶瓷具有機械強度高， 介電損耗小的特點， 廣泛用于制造鎂質(zhì)高頻瓷和火花塞瓷件等。韓星霞［10］等的實驗結(jié)果表明滑石粉中含有一定的蒙脫石和石英，而這兩種礦物質(zhì)恰好是陶瓷配方中必不可少的成分，并確定滑石完全可以用于陶瓷工業(yè)。高鳳輝［11］等探究了陶瓷的物理性質(zhì)隨燒結(jié)溫度的變化而變化的實驗，結(jié)果表明，隨著燒結(jié)溫度的提高，陶瓷磚的密度和抗壓強度不斷提高，吸濕和放濕能力逐漸下降。當(dāng)溫度在900 ℃時，陶瓷磚的密度為1.350 7 g/cm3，抗壓強度為4.58 MPa，最大吸濕量為32 mg/g，最大放濕量為30 mg/g。還有研究［12］表明，滑石粉在陶瓷坯體中的含量不同，所發(fā)揮的作用也不同。所以想有不同的作用就得用不同的含量。而且，滑石會在陶瓷的胚體中形成頑火輝石，使其膨脹系數(shù)增加，可防止釉裂，產(chǎn)品釉面的后期龜裂和胚體的吸濕膨脹?；愒系募?xì)度對降低胚體的燒成溫度和成品吸水率影響十分明顯，一般來說，有滑石粘土的地方，采用滑石粘土技術(shù)經(jīng)濟效果較好；沒有滑石粘土的地方，要把片狀滑石研磨碎?？筛邷仡A(yù)熱，破胚其片狀結(jié)構(gòu)再磨。但是滑石的燒結(jié)范圍很窄，理論上為30～40 ℃，而實際只有10～20 ℃，建議在生產(chǎn)中滑石類原料控制在10%以內(nèi)較為適宜，以免部分形成滑石瓷影響胚體的燒成范圍。綜上所述，滑石確實可以改善陶瓷的某些物理特性，使之無論在外觀還是內(nèi)部性能都有明顯改善，提高陶瓷的價值。

4 展 望

滑石除了應(yīng)用于造紙［13］，塑料、陶瓷等領(lǐng)域外，還應(yīng)用于金屬冶煉［14］、建筑用材改性、污水處理吸附［15，16］、醫(yī)藥等方面。筆者建議今后從以下幾方面多進(jìn)行研究：

（1）對滑石在不同行業(yè)中的應(yīng)用確定其最佳加入量。

（2）對滑石在已知行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行更深入的研究。

（3）滑石存在巨大的潛能，探究其在未開發(fā)領(lǐng)域的作用。

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Research Progress of Application of Talcum Powder in Industry

LI Xiao-dan，NING Ji-peng，WU Hai-yan，ZHANG Jin-hui， YANG Shuang-chun，PAN Yi
（Liaoning Shihua University， Liaoning Fushun 113001，China）

Abstract:The molecular formula of talc is Mg3Si4O10（OH）2. As a kind of additive， modifier and filler， it has stable chemical property， and good mechanical property. So the talc has been widely applied in papermaking， coating，cosmetics and other industries. The talc application value can be improved and its applied range can be expanded through surface modification and composite modification. In this paper， the newest research progress and application prospect of talc and modified talc were reviewed， and its development trend in the future was expected.

Key words:Talc； Modification； Papermaking； Plastic

中圖分類號：TQ 623

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-0460（2016）02-0376-02

基金項目：遼寧省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（項目編號2014060）。

收稿日期：2015-08-30

作者簡介：李曉丹（1995-），女，遼寧鐵嶺人，研究方向：石油工程專業(yè)。

通訊作者：楊雙春（1977-），女，副教授，博士，研究方向：油氣田開發(fā)。