煤系高岭土在橡胶.pdf

煤系高岭土在橡胶、塑料等高分子材料中的应用 刘伯元1，李宝智2，刘钦甫3 1.冶金部华东地勘局矿研所，安微合肥 230022； 2.核工业包头助剂厂，内蒙古包头 014010； 3.中国矿业大学北京校区，北京 100083 摘 要： 煤系高岭土是中国独特的高岭土资源， 经过煅烧后的高岭土是一种独特的优质 原料 只有经过超细粉碎和表面改性等深加工技术处理才能成为橡、 塑等高分子材料的填料 本文中综述了10年来该产品在橡胶、塑料中应用的技术进展 关键词：煤系高岭土；橡胶；塑料；填料 煤系高岭土主要由高岭石及炭质等组成， 是我国北方石炭、 二叠纪煤层伴生的高岭石矿， 也称为煤矸石矿石呈灰色-黑色，块状结构，壳状断口，隐晶质结构，蠕虫状晶体，结晶 有序度高这种高岭石与煤层具有一定的成因关系，一般厚度可达0.3～1.5m，且有的矿段 可出现数层，已成为我国的一种独特的高岭土资源，并在高岭土工业中占有后来居上，举足 轻重的地位 煤系高岭土和其他来源的高岭土不同， 成分单一且稳定 如山西大同产的煤系高岭土其 主 要 成 分 为 ：w(SiO2)45% ，w(Al2O3)37% ，w(Fe2O3-FeO)0.4% ，w(TiO2)0.4% ， w(CaO+MgO+K2O+Na2O)60 60～62 56-60 61～64 注：各填料的加入量均为5%(质量分数) ④高岭土对PE薄膜透光率的影响 煅烧高岭土白度高，其折光率与PE薄膜相近。

因而加入3～10份高岭土的薄膜，其透光 率要比加入其他无机填料高2%～6% ⑤高岭土对PE薄膜保温性能的影响 由于高岭土的主要成分是SiO2和Al2O3，可使薄膜对白天照射波长为0.3～3μm的光线有 所吸收，使农作物能够得到0.4～0.7μm的波长的有效光合吸收，同时经过高岭土晶体的折 射可以减少阳光的直射， 可使棚内植物光照均匀 更重要的是高岭土在夜间可以抑制和减少 棚室内的远红外线(即地温)向大气层透失， 提高保温性能， 棚内日平均温度， 比普通膜高2～ 3℃ 3.3 在涂料工业中的应用 用高岭土作为涂料工业的添加剂，其功能作用不断体现，主要是可降低涂料的粘稠度， 提高流平性，减慢沉降速度，提高附着性因而可以改善涂料贮存稳定性、涂刷性、涂层的 抗浮色和发花性等总的看来，使用高岭土作添加剂，有助于满足对涂料提出的日益严格的 性能和耐久性方面的许多要求当要求制备VOC，高固体涂料时尤为如此 高岭土添加剂的规格品种，将不断增加它可以适应任何类型的涂料体系，从底漆到面 漆，任何固体成分、任何光泽和任何厚度的涂层随着人们对环境的重视，涂料工业正在开 发替代产品，许多新型涂料，如粉末涂料、水性涂料、高固涂料和辐射涂料问世，更加需要 高岭土。

据统计，英国ICI公司在中国使用水洗高岭土，年用量达6000t立邦公司已采用国 产煅烧土，广东、重庆、苏州等地油漆厂已采用高岭土作添加剂现在叙述煅烧高岭土在快 干氨基醇酸烘漆中的应用制漆配方采用583 #氨基树脂，803#醇酸树脂为基料，改变颜料的 配比及含量来配制快干氨基烘漆设计配方见表9 表9 实验设计配方及制漆性能测定 实 验 号 # 类别 原材料 1 2 3 4 5 6 钛白粉 51 48 45 42 29.6 51 煅烧高岭土 9 12 15 18 18.4 11.1 52%803 #树脂 149.5 149.5 149.5 149.5 119.6 147.5 56%583 #树脂 40.5 40.5 40.5 40.5 32.4 40 消泡剂 0.5 0.5 0.5 0.5 0.4 1.0 二甲苯 15 10 9 15.5 4.5 8.5 配 方 设 计 增白剂 适量 适量 适量 适量 适量 适量 粘度/Pa·s -1 82 99 64 96 74 60 遮盖力/g·m -1 75-80 105-110 110-115 120-130 150-175 100-105 时间/h 4∶20 3∶35 4∶20 4∶10 3∶00 3∶30 成漆 性能 研磨 分数 细度/μm 20 20 20 20 30 25 从表9可以看出，1 #、2#配方遮盖力较好，此两个配方高岭土含量分别为颜料总量的15% 和20%，超过20%时，遮盖力数值明显上升。

3 #、4#、5#配方遮盖力不能令人满意一般说来， 非钛白系颜料和填料都有一定的沉淀倾向，但实现用高岭土和钛白粉混合制快干氨基烘漆， 贮存3个月后观察，无明显的沉淀、发胀现象，说明贮存稳定性良好，轻度浮色 对达到制漆性能指标的1 #、2#配方进行制膜，并测定其漆膜性能，结果发现2#配方漆光 泽明显下降，由此可见高岭土用量对光泽的影响较为敏感，但其他指标无明显变化为强化 考察漆膜性能，将制成的漆膜于35W、距离40cm的紫外灯下照射8h，结果其颜色、光泽、粉 化结果均与对照样(R930)相同，可见高岭土制漆具有较好的耐候性 3.4 煅烧高岭土在绝缘电子材料中的应用 绝缘电子材料大多数为有机高分子， 过去使用的阻燃剂常为有机阻燃剂， 因为对环境有 害已逐步被无机阻燃剂所取代 绝缘电子材料还要求能提高它的绝缘电阻 恰恰是改性煅烧 高岭土同时具备这两个方面的性能， 因而被运用到绝缘电子材料中去 现在已被运用在阻燃 覆铜板及其层压绝缘板上，主要是酚醛还氧树脂型的现在叙述22F型阻燃覆铜板(彩电板) 中试情况(350张) 22F型阻燃覆铜板(彩电板)由玻璃布、绝缘纸浸高聚物胶粘剂，经干燥、热压而成。

改 性煅烧高岭土混于高聚物胶粘剂中高聚物胶粘剂体系为：酚醛环氧树脂、甲苯、甲醇、改 性煅烧高岭土、无机阻燃剂 生产工艺为： ①高聚物胶粘剂体系→反应釜加热搅拌→压入胶槽 ②玻璃布、绝缘纸→胶槽浸胶→干燥→剪切→热压→产品 改性高岭土的加入，起到了防沉降、阻燃、提高电阻率、降低成本的作用中试结果的 检测，按GB4724-92标准进行，检测结果见表10 表10 中试检测结果 试验项目 单位 技术要求 检测结果 10S热冲击试验 抗剥强度≮ N/mm 5s浸焊后 100℃干热后 三氯乙烯蒸气后 模拟电镀后 100℃高温时 抗脱强度≮ N 可焊性 吸水性≯ mg 冲孔性 弯曲强度≮ MPa 燃烧性(垂直法) 级 铜泊电阻≯ Ωm 表面电阻≮ Ωm 恒定湿热处理后 在100℃时 体积电阻率≮ Ω·m 恒定湿热处理 在100℃时 恒定湿热处理后介电常数≯ 恒定湿热处理后损耗角正切≯m 无分层,起泡 1.2 1.2 1.2 0.8 0.6 可 40 供需协商 110 FV0或FV1 3.5 2000 100 2000 100 5.0 0.05 合格 1.9 1.4 1.96 1.6 1.9 可焊 20 4-4-5合格 176 FV1 3.5 1.1×10 5 4.0×10 5 1.3×10 4 7.3×10 3 3.0 0.02 从表10可以看出，经13大项的全面检测，结果全部达到或超过国家标准。

不仅如此，还 基本上解决了阻燃覆铜板生产工艺中长期存在的阻燃剂沉淀问题，这是因为煅烧高岭土具 有： ①防沉降作用， 过去在生产阻燃覆铜板工艺中一般使用三氧化二锑粉作阻燃剂， 由于三 氧化二锑密度大，在胶料中易沉淀，使其不能按量浸入玻璃布和绝缘纸，结果出现阻燃指标 不稳定加入高岭土后，起到防沉降作用，提高了分散性，胶槽中基本无沉淀物，且产品质 量得到提高 ②部分取代三氧化二锑， 加入一定比例的高岭土后， 覆铜板的阻燃自熄时间达到FV1级， 起到部分取代和降低阻燃剂的成本 ③提高了表面电阻和体积电阻率，检测结果大大高出技术要求 4 结 论 (1) 煅烧煤系高岭土具有一系列优点，有“万能土”之称，可以广泛运用于各个工业部 门尤其是作为高档产品运用在橡胶、塑料、涂料等高分子材料中具有广阔的前景 (2) 本文叙述了近10年来煅烧高岭土在橡胶、塑料、涂料、绝缘电子材料工业中作为填 料的开发应用成果因为工作不够，使煅烧高岭土在塑料中的应用还不多，相信随着技术工 作的深入，将会推动塑料、橡胶等高分子材料工业大量使用煅烧高岭土。