中國粉體網(wǎng)訊 硅灰石還分男和女?難道石頭真可以生猴子?其實(shí)，沒有這些怪力亂神的事兒。那究竟是怎么回事?
中國粉體網(wǎng)編輯在整理硅灰石資料過程中發(fā)現(xiàn)，礦物粉體材料有很多有趣的事情，就拿硅灰石來講，它的一生有時(shí)候和人的一生也差不多。
一、我國硅灰石的資源狀況
我國硅灰石的資源狀況非常豐富，用人的條件對比就像一個(gè)有名，有利，且人丁興旺的大土豪家族。雖然家族起步略晚，但是基因不錯(cuò)。
據(jù)了解，根據(jù)我國非金屬礦產(chǎn)資源稟賦、供需形勢、對外依存度、進(jìn)口集中度等因素，已初步認(rèn)定20余種非礦資源在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)及戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中有重要應(yīng)用。其中，菱鎂礦、石墨和硅灰石新材料在其他非金屬礦中具有相當(dāng)高的優(yōu)勢。
其實(shí)中國的硅灰石資源非常豐富，已探明資源儲(chǔ)量約2億噸，保有資源儲(chǔ)量1.3億噸，遠(yuǎn)景資源量達(dá)3.2億噸以上，居世界之首。主要分布在吉林大頂山、四平、磐石，江西上高里村，江西新余曹坊廟、遼寧法庫，江蘇溧陽，浙江長興，福建漳州、南平，安徽銅陵，湖南長寧，云南騰沖，青海都蘭，內(nèi)蒙古巴林左旗，新疆哈密等地區(qū)。
1975年在湖北大冶小箕鋪首次發(fā)現(xiàn)硅灰石礦，并最早開發(fā)應(yīng)用。1980年吉林梨樹大頂山硅灰石礦被發(fā)現(xiàn)，并于1982年廣州春交會(huì)首次進(jìn)入國際市場。
二、硅灰石產(chǎn)品分類與應(yīng)用領(lǐng)域劃分
硅灰石產(chǎn)品分類與應(yīng)用領(lǐng)域劃分，就像選擇不同行業(yè)的一家人。雖然有一樣的血統(tǒng)，卻又有不一樣的是身體條件和興趣愛好，最終的命運(yùn)也不相同。
硅灰石產(chǎn)品主要為高長徑比硅灰石和磨細(xì)硅灰石兩大類。前者屬于高檔產(chǎn)品，主要是利用其物理機(jī)械性能，廣泛用于塑料、橡膠、石棉代用品、油漆、涂料等行業(yè)。
相比高長徑比硅灰石產(chǎn)品，磨細(xì)硅灰石的市場前景偏差一些，它屬于低檔產(chǎn)品，主要用于陶瓷和冶金工業(yè)，因?yàn)楣杌沂械腟iO2、CaO成分提供了低的膨脹率和良好的抗熱震性。
三、硅灰石應(yīng)用與進(jìn)展
硅灰石在不同行業(yè)的應(yīng)用，就好比不同的男人選擇了不同的行業(yè)，進(jìn)入了不同的事業(yè)環(huán)境;也像不同的女人嫁給了不同的男人，進(jìn)入了人不同的家庭環(huán)境。雖然都不能直接分好壞，但價(jià)值感和幸福感還是不同的。
硅灰石屬天然綠色、低碳排放礦物工業(yè)原材料，無毒無害，呈纖維狀、針狀結(jié)構(gòu)、大長徑比，顏色光亮潔白，天然低鐵、微硫磷，不含結(jié)晶水、熔點(diǎn)高、耐腐蝕、耐老化、熱膨脹系數(shù)小，折光率高，具有良好的補(bǔ)強(qiáng)性、密封性、耐熱性、耐磨性、穩(wěn)定性。那硅灰石可以選擇哪些有潛力的行業(yè)呢?
3.1、環(huán)氧灌封膠
灌封膠是指以樹脂為主要成份，添加各類功能性助劑、填料，配合合適的固化劑制作的一類液體封裝或灌封材料，用于電子元器件的粘接，密封，灌封和涂覆保護(hù)。環(huán)氧灌封料常用的填充劑有二氧化硅、氫氧化鋁、氧化鋁、氫氧化鎂以及硅灰石等粉體材料。經(jīng)硅氧烷、鈦酸酯等偶聯(lián)劑處理的“活性”填充劑，不僅可提高填充劑用量，還可明顯地提高材料的力學(xué)性能和耐潮濕性能。
環(huán)氧灌封膠以硅灰石纖維為填充材料，可嫁接硅灰石的眾多優(yōu)點(diǎn)，讓環(huán)氧灌封材料具備更高的介電性能、物理強(qiáng)度、機(jī)械性能、耐熱性、耐磨損、以及阻燃性等一系列優(yōu)異的性能。硅灰石粉不僅具有良好的增強(qiáng)作用，而且本身化學(xué)穩(wěn)定性高、耐熱性和耐久性突出。另外，硅灰石比重與以往的氧化鋁填充材料等占比低得多，有較大的可調(diào)節(jié)空間，大幅度減少復(fù)合填料的比重。此外，針狀結(jié)構(gòu)的硅灰石與球形填料如二氧化硅、氧化鋁可以形成交叉堆砌，使灌封更加致密，空隙更少，避免了電子產(chǎn)品由于散熱不佳引起的過熱、起火和爆炸。
如今，5G網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備已經(jīng)基本成型，5G手機(jī)的普及基本已是定局，到時(shí)各種處理器和射頻前端以及諸多電子產(chǎn)品內(nèi)部元器件的加工都會(huì)迎來一波迭代大潮。在這其中，熱元器件與整機(jī)散熱系統(tǒng)的組合必然離不開膠粘劑的粘接和灌封。如何讓產(chǎn)品具備良好的絕緣性、導(dǎo)熱性，同時(shí)兼具粘接強(qiáng)度以及阻燃性能，這一系列的問題會(huì)很大程度上取決于灌封膠所具備的性能。而針狀結(jié)構(gòu)的硅灰石集導(dǎo)熱、絕緣、補(bǔ)強(qiáng)、耐熱、耐久、阻燃等優(yōu)點(diǎn)于一身，作為一種膠粘劑的功能性填料，在5G通信發(fā)展中必然有機(jī)會(huì)牢牢粘連住一席之地。
3.2、制備生物活性材料
人工骨，在鈦合金表面涂敷一層具有生物活性的陶瓷材料制成的仿生產(chǎn)品。這種人工骨強(qiáng)度高、韌性好是其優(yōu)點(diǎn)，但其成分與人骨組織的成分相差較大，很難達(dá)到真正意義上的愈合，而且容易被腐蝕。許多學(xué)者的研究表明，以硅灰石為主要原料制備的生物陶瓷，生物活性高、強(qiáng)度高、穩(wěn)定好、與人骨組織的相容性好，可望在人工骨領(lǐng)域得到應(yīng)用。
有日本學(xué)者以Bis-GMA樹脂為有機(jī)基材料，分別選出磷灰石-硅灰石(AW)、羥基磷灰石(HA)和β-磷酸三鈣(β-TCP)三種無機(jī)填料來比較研究制成的粘固粉與真骨組織相容性及結(jié)合狀態(tài)。結(jié)果表明，AWC移植脛骨移植后兩周，在未愈合的Bis-GMA基樹脂表面層全部被新生成的類骨組織填滿，AW玻璃陶瓷顆粒被骨組織包圍并通過磷灰石與骨組織緊密結(jié)合在一起，而沒有出現(xiàn)中間軟組織;其他兩種粘固粉均有較好生物相容性，但需要的時(shí)間比較長。
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，硅灰石在該領(lǐng)域的消耗量尚小，占總消耗量的百分之十以內(nèi)。硅灰石粉替代鈦白粉生產(chǎn)油漆涂料不僅可以改善制品色澤，提高油漆的光整度，增強(qiáng)涂料的抗張能力和減少裂紋,而且還可以減少吸油量,增強(qiáng)抗腐能力。硅灰石色澤光亮,反射率高，適于生產(chǎn)高質(zhì)量的白漆和清亮透明的有色漆。針狀硅灰石是很好的平光劑，顏色覆蓋率高且分布均勻具有抗紫外線的特性，在內(nèi)墻、外墻特種涂料(尤其是防火涂料)以及乳膠漆中有廣泛應(yīng)用。粒度越細(xì)白度、pH值愈高，油漆色澤和涂敷性愈好;油漆顯堿性可用作鋼件等金屬設(shè)備的防腐涂層。
3.4、用于礦石造紙
β晶型纖維狀硅灰石具有高白度、高電阻、高長徑比、低吸油率、低介電常數(shù)、耐熱、耐腐蝕、耐酸堿、無毒、無磁性、熱膨脹系數(shù)低、燒失量小以及機(jī)械性能優(yōu)良等特性，且與植物纖維存在一定親和力，故可以其部分代替紙漿纖維用于新聞紙、膠版紙、書寫紙等印刷文化用紙中。硅灰石造紙可以生產(chǎn)從普通包裝紙，到高級銅版紙等各類紙張。這些紙張不再帶有很強(qiáng)的靜電，而且，紙張的性能改善，透明度提高。
將硅灰石研磨成超細(xì)粉代替植物紙漿，云南已實(shí)現(xiàn)礦石造紙，現(xiàn)已生產(chǎn)出千噸以上優(yōu)質(zhì)紙張。此技術(shù)已逐步推廣至陜西、四川、山東等地，以后在造紙時(shí)用礦石可以更大幅度的取代部分木材的使用。
3.5、硅灰石與PP(聚丙烯)復(fù)合材料
聚丙烯(PP)是一種通用塑料，原材料來源廣泛、生產(chǎn)成本低、密度小、耐熱性好，力學(xué)性能優(yōu)異，廣泛應(yīng)用于薄膜、纖維和注塑件等領(lǐng)域。但聚丙烯由于其收縮率大(1%~2.5%)、低溫呈脆性(脆化溫度為-35 ℃，低于-35 ℃會(huì)發(fā)生脆化耐寒性不如聚乙烯)、耐磨性不高等缺點(diǎn)限制了其廣泛的應(yīng)用。為此，人們常通過接枝、共聚、共混、填充等改性技術(shù)改善PP的使用性能。
而近年來，使用硅灰石作為無機(jī)填料對聚丙烯進(jìn)行增強(qiáng)改性已取得豐碩成果。
3.6、PP復(fù)合材料的兩任填充劑——硅灰石纖維完勝玻璃纖維
以往玻璃纖維(GF)也曾作為PP的復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)材料來提高產(chǎn)品強(qiáng)度，但PP/GF復(fù)合材料存在諸多問題始終沒有解決好。如：流動(dòng)性差、加工困難，玻纖外露、制品表面粗糙、收縮率過大、易翹曲變形等。相對而言，PP/硅灰石纖維復(fù)合材料則具有：改善制品表面光滑性，提高材料的熱穩(wěn)定性，降低成型收縮率以及加工容易，熔體流動(dòng)性好等諸多優(yōu)勢。
在硅灰石填充PP樹脂的性能實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，同等用量下，硅灰石比滑石粉、云母的補(bǔ)強(qiáng)效果更明顯。彎曲模量增加10%，斷裂伸長率加大40%，其他性能二者相當(dāng)。因此也可提出，在對PP的改性中，硅灰石的加入可以增加體系的剛性，提高材料的尺寸穩(wěn)定性。
將改性硅灰石添加到PP中，硅灰石/PP復(fù)合材料比純PP的拉伸強(qiáng)度提高3.1%,沖擊強(qiáng)度提高18.8%,改性后硅灰石的填充效果更佳。選用新型的表面改性劑庚二酸處理硅灰石，發(fā)現(xiàn)改性處理對PP/硅灰石復(fù)合材料的晶體結(jié)構(gòu)、形態(tài)、熔融行為和機(jī)械性能等都有一定的影響。其提高了二者的相容性，使硅灰石均勻的分散在PP基體中，顯著提高了復(fù)合體系的缺口沖擊強(qiáng)度。
小結(jié)：硅灰石的應(yīng)用技術(shù)決定其價(jià)值增長
硅灰石的應(yīng)用要發(fā)展，不僅要找到更好的應(yīng)用領(lǐng)域，更要發(fā)展核心工藝，這才是其能選擇不同行業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域的前提和根本。科技是第一生產(chǎn)力，這在實(shí)踐中已經(jīng)被廣泛證實(shí)過。硅灰石是具有獨(dú)特理化性能的多功能材料，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域才會(huì)越來越廣泛，其整體的發(fā)展趨勢才更加高端化，功能化。所以，發(fā)展先進(jìn)的硅灰石利用技術(shù)，不斷為其賦能是我們不能停歇的重要任務(wù)。
參考來源：
茜茜，等：聚焦|硅灰石成為戰(zhàn)略性新興礦產(chǎn)的兩大優(yōu)勢，中國粉體網(wǎng)
楊德良，等：硅灰石深加工及應(yīng)用進(jìn)展，中南大學(xué)礦物系
梁宇，等：聚丙烯/硅灰石復(fù)合材料的制備及性能研究，東北石油大學(xué)
知乎，環(huán)氧樹脂電子灌封膠料成分及作用
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