Волластони́т — минерал из класса силикатов, природный силикат кальция с химической формулой Ca3(Si3O9). Он относится к тригональной кристаллической системе и имеет серо-белый цвет. Волластонит имеет большое соотношение сторон, естественную игольчатую структуру и стабильные характеристики, что делает его отличным армирующим материалом. В дополнение к своей естественной волокнистой структуре волластонит также обладает чрезвычайно низкой маслоемкостью, электропроводностью и диэлектрическими потерями. Он широко используется в производстве пластмасс, резины, красок, покрытий и других областях и может значительно улучшить механические и трибологические свойства матрицы. Улучшит термическую стабильность и размеров изделий.
Однако природный волластонит гидрофильен и при смешивании с органическими полимерами дисперсия получается неравномерной из-за разной полярности, что снижает механические свойства наполненных им изделий. Чтобы улучшить дисперсию и совместимость с органическими матрицами, а также механические свойства продуктов, волластонит необходимо модифицировать.
Технология модификации волластонита
Технологию модификации поверхности волластонита можно разделить на: органическую модификацию поверхности и неорганическую модификацию поверхности.
Для органической модификации поверхности обычно используемые модификаторы поверхности включают силановый связующий агент, титанатный и алюминатный связующий агент, поверхностно-активные вещества и метилметакрилат. Модификация силановым связующим агентом является одним из широко используемых методов модификации поверхности порошка волластонита, и обычно используется процесс сухой модификации. Дозировка связующего агента зависит от требуемого покрытия и удельной поверхности порошка. Дозировка обычно составляет от 0,5% до 1,5% от массы волластонита.
Техническая основа неорганической модификации поверхности заключается в том, что волластонит в качестве полимерного наполнителя часто приводит к тому, что материал наполнителя становится более темным по цвету, имеет большую степень износа и легко изнашивает технологическое оборудование; модификация неорганического поверхностного покрытия может улучшить силиконовое волокно серого камня, заполняет цвет полимерных материалов и снижает их износостойкость. В настоящее время неорганическая модификация поверхности минеральных волокон волластонита использует метод химического осаждения для покрытия поверхности нанометровым силикатом кальция, кремнеземом и нанометровым карбонатом кальция.
Применение и исследование модифицированного волластонита
(1) Пластик
Полипропилен (ПП) обладает лучшими комплексными свойствами, чем другие пластики общего назначения. Он используется в автомобильной, аэрокосмической, строительной и медицинской сферах.
(2) Производство бумаги
Применение волластонита в бумажной промышленности существенно отличается от применения других наполнителей. Это не простая начинка, как традиционные наполнители. В основном он основан на более высоком соотношении сторон для реализации переплетения волластонита и растительных волокон с образованием растительных волокон. Сетчатая структура волокно-минерального волокна может заменить некоторые короткие волокна растений, что может эффективно улучшить непрозрачность и адаптируемость к печати производимой бумаги, улучшить однородность и снизить производственные затраты.
(3) Фрикционные материалы
Волластонитовые изделия для фрикционных материалов представляют собой волластонитовые игольчатые порошки. По сравнению с традиционными сценариями применения они чаще всего используются в качестве наполнителей в тормозных колодках, сцеплениях и т. д. Игольчатый порошок волластонита является идеальной заменой коротковолокнистого асбеста. Это может улучшить стабильность фрикционных материалов, уменьшить растрескивание, и улучшить износостойкость, и восстановительные свойства, а также другие механические свойства.
(4) Покрытие
Волластонит можно использовать в качестве пигмента-наполнителя и частичного заменителя белых пигментов в красках. Кроме того, согласно характеристикам самого волластонита, его также можно использовать в качестве добавки для модификации покрытия для расширения функциональности материала. Например, волластонит обладает хорошей коррозионной стойкостью и может широко использоваться в области антикоррозионных покрытий.
(5) Резина
В резиновой промышленности порошок волластонита может заменить часть диоксида титана, белой сажи, глины, кальция, литопона и других материалов, оказывать определенный усиливающий эффект и может улучшить укрывистость некоторых красителей.
(6) Цемент/фибробетон
Волокнистый волластонит заменяет короткие асбестовые волокна и стекловолокна, и добавляется в цемент, бетон и другие строительные материалы, что позволяет улучшить ударопрочность, прочность на изгиб, износостойкость и стабильность размеров материалов.