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钛白粉替代品:广源纳米针状硅灰石投放市场

http://www.chem.hc360.com2018年04月08日09:39 来源:慧聪化工网T|T

    慧聪化工网讯:硅灰石作为一种集众多功能于一身的无机粉体材料,一直受到各界的广泛关注,其天然的物理化学稳定性、高折射率及长纤维结构,注定了其不平凡的应用价值。特别是近两年,在钛白粉价格持续高涨的大背景下,硅灰石更是被放到了聚光灯之下,然而,由于国内硅灰石加工工艺水平的限制,硅灰石并未能实现业界寄予的厚望。

    寻求钛白粉替代品,可谓千呼万唤始出来。2018年4月广源化工研发中心经过两年持之以恒的实验室研究、小试、中试和工业化实验后,两款湿法纳米针状硅灰石GY4000和GY6000终于进入批量生产并投放市场。这两款产品通过特殊工艺加工而成,拥有远高于同类产品的遮盖力,被誉为钛白粉最有效的替代品,同时还兼具良好的机械补强性能。纳米针状硅灰石新产品的成功研制,不仅是对硅灰石行业的一次创新,同时,对促进下游应用领域的发展将是一个良好的契机。

GY系列纳米针状硅灰石SEM图

GY系列纳米针状硅灰石SEM图

    1、工艺路线

    作为天然的白色偏硅酸盐矿物,硅灰石的折射率为1.63,要高于大多数白色矿物,再加上其良好的纤维结构,确保了其高遮盖力这一特性,然而硅灰石发展至今,其高遮盖力这一特性却始终没有得到很好的体现。众所周知,国内目前硅灰石的生产工艺都是以雷蒙机、冲击磨或者气流磨等干法工艺为主,虽然可以较好的保持产品的纤维结构,但是却很难实现硅灰石的超细化,这就使得硅灰石的性能无法得到最大化的发挥。

    广源化工从事硅灰石的生产已经有10余年的时间,在硅灰石的生产应用上积累了丰富的技术和经验。在洞悉未来硅灰石的发展方向将集中在超细粉、高长径比针状粉、功能(改性)硅灰石粉等方向的发展之后,公司早在两年前就已经对纳米硅灰石的开发进行了立项研究,抽调研发骨干组成专项研发小组。为加快超细硅灰石粉体的研发进程,在与清华大学多年合作的契机下,加强校企相互间合作,多次组织研发人员赴清华大学进行交流学习,与此同时,清华团队也多次到公司进行相关技术指导。在双方的共同努力攻坚下,才确定了最终的工艺路线和产品定型,即选用江西新余当地优质的硅灰石精选资源,经干式研磨至一定的细度之后,添加一定量的表面活性剂配成合适浓度的浆料给入湿法研磨机内,通过对各项研磨参数进行相应的调整,在保持较高的长径比的基础上实现硅灰石的超微细化,最终得到纳米针状硅灰石粉。

    2、产品特性

    该产品在首先在原材料上进行严格把控,保证了产品具有较高的白度、较低的烧失量以及良好的纤维结构,同时经湿法研磨工艺生产的GY系列纳米针状硅灰石在实现了超细化之后,不仅长径比得到了保护,还获得了较高的比表面积。经试验证明,纳米针状硅灰石表现出了非常出色的遮盖性能,在涂料、塑料等领域应用,保证制品遮盖力及力学性能不受影响的前提下,能够很好的替代部分钛白粉,有效的降低产品的生产成本。经湿法研磨的纳米硅灰石其遮盖力要高于包括煅烧高岭土在内的其他无机粉体填料,是无机粉体填料中最接近钛白粉的。

    与此同时,由于纳米针状硅灰石具有较高的长径比和较大的比表面积,在改性塑料和橡胶等领域的机械补强和耐磨方面也表现十分突出,是一款集高遮盖和高补强于一身的功能型填料,并且硅灰石具有良好的耐热性能,可有效提高塑料制品的耐高温性和阻燃性。为了满足不同应用领域的要求,除了GY4000和GY6000这两款纳米针状硅灰石粉之余,还开发了以干法工艺制得的GY800、GY1250以及GY2000这三款高长径比的常规产品,各项性能指标见下表所示:

    3、产品应用

    经干湿法工艺生产的GY系列超细针状硅灰石粉,具有诸多优良特性,在遮盖力、力学补强性、耐热性、耐候性和耐磨性等方面都能表现优异,可广泛应用于涂料、油漆、塑料改性、PVC压延膜、橡胶、线缆、管材、摩擦材料等领域。

    3.1涂料、油漆

    硅灰石高折光系数赋予了其良好的遮盖性能,在不影响涂膜性能的前提下,试验证明,在乳胶漆配方中,经湿法研磨的GY4000和GY6000,最多可实现替代50%的钛白粉。同时硅灰石特有的针状结构和物理化学稳定性,可有效提高涂料和油漆的耐洗刷、抗风化、涂膜的抗裂抗曲等机械强度以及耐腐蚀、耐候性和耐热性,是建筑涂料、防腐涂料、防水和防火等涂料的功能型填料。

    3.2PVC压延膜

    经湿法研磨工艺生产的GY4000及GY6000型超细硅灰石针状粉,具有良好的遮盖性能及机械补强性能,应用于PVC压延薄膜领域,在不影响制品的硬度计比重的前提下,可实现替代20-30%的钛白粉,大大降低薄膜的生产成本,同时还可提高薄膜30%的拉伸强度。

    3.3改性塑料

    GY系列硅灰石具有稳定的物理化学性质,高白度,良好的纤维结构,能够改善塑料制品的拉伸强度、弯曲强度等机械性能,提高制品的刚性、耐热性及耐候性,是PP、PA、ABS等塑料制品的理想功能性填料。

    3.4电线电缆

    GY系列硅灰石具有高的长径比及稳定的物理化学性质,在矿缆、管道线缆、电信线缆、船舶线缆等特种工程电线电缆领域表现优异,能够赋予制品优良的拉伸强度和弯曲强度等机械性能,提高制品的刚性模量及在极端气候条件下的耐热及耐寒性能。

    3.5橡胶

    硅灰石填充到橡胶制品中,在保证胶料物性不变或者对胶料物性影响不大的前提下,可降低含胶率,同时使得胶料的耐磨性、耐老化和耐疲劳性等方面得到改善。其良好的耐酸碱性、耐腐蚀和耐候性,也常常应用于一些耐腐蚀的橡胶制品中。

    3.6管材、异型材

    GY系列硅灰石具有高的长径比及稳定的物理化学性质,在电力管道,管件,波纹管、异型材等领域表现优异,能够赋予制品优良的拉伸强度和弯曲强度等机械性能,能够提高制品的刚性,同时良好的耐酸碱、耐腐蚀和耐候性能可以增加制品的使用寿命。

    3.7胶粘剂

    GY系列硅灰石具有稳定的物理化学性质,良好的纤维结构,应用于在胶粘剂中可有效提高胶的粘接力以及胶条的力学性能,其中湿法研磨工艺生产的GY-4000及GY-6000型超细硅灰石针状粉具有高比表面积的特点,有效提高胶的触变性,改善胶液的流淌性。

    3.8其他

    除了在以上领域的应用外,GY系列硅灰石还可应用于摩擦材料、木塑复合材料、复合发泡材料等应用领域,可显著的降低制品的生产成本,提高产品性能。

    4、结语

    江西广源化工作为国内大型的无机粉体材料制造商,一直致力于碳酸钙、重晶石、滑石及硅灰石等无机非金属粉体材料的高性能开发,为客户提供优质的产品及解决方案。作为非矿粉体企业中的一员,广源化工将勇于担当,不忘初心,砥砺前行,开发出更多高性价比的功能型材料,为整个行业的发展贡献自己的力量。

责任编辑:李翔1

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