鼎元6500滑石粉的特殊性质及其在造纸填料 、功能性材料和涂布颜料方面的应用。 滑石粉;造纸填料 ;树脂吸附剂;涂布颜料 我国滑石储量丰富, 质地优良 , 名列世界前茅, 是 世界上最大的滑石生产国之一 。我国滑石资源主要分 布于各个大省分 。滑石粉以其优良的耐 热、润滑、抗酸碱、绝缘等特性而被广泛应用于涂料 、造 纸、军工、陶瓷、塑料等行业。我国滑石粉产量的 50 % 以上用于造纸业 。主要用于造纸填料、树脂吸附剂 ,少 量用于造纸涂布颜料 。

1 滑石粉结构及其特殊性质 滑石粉即水合硅酸镁, 其理论分子式为 3MgO · 4SiO2 ·H2O 。它具有层状结构,共分三层,中间是一个八 面体的 MgO 层,上下均为四面体的硅石层 ;滑石粉的 两个-OH 基在里面,因此,其表面具有疏水性。这是滑 石粉具有不同于其他颜料特殊性质的原因。滑石粉的层状晶体结构 滑石粉有其独特的性质:层状结构 :滑石粉的层间 范德华力较弱使其在研磨时容易裂为薄层;疏水性(亲 油性):即较低的表面能 , 有机物易吸附到它的层状表 面上 ,在彩色纸的生产中, 滑石粉的加入 , 减少了染料 的消耗,有效地节约成本, 另外, 它的表面亲油性使其 可用作树脂、胶黏剂控制剂和废纸脱墨剂;柔软性:使 涂层表面平滑、柔顺 ,可减少涂层的断裂 , 降低印刷压 力等 ;较低的摩擦因数:可降低对设备(成形网 、刮刀和 印刷机)的磨蚀 ,从而延长其使用寿命;化学惰性:不与 任何化学品反应 ,也不受其他任何助剂的影响 ,与其它 涂料组分有很好的兼容性 ,也意味着对 pH 值变化不大。

这种化学惰性也使其对环境有利 。 2 滑石粉用作造纸填料 20 世纪 90 年代初 , 滑石粉在造纸领域使用的主 要技术意义仍是填料 ,占全国滑石消费总量的 60 %左 右。滑石粉白度高 、密度大、折光指数高, 作为造纸工 业的填料有其优点:化学性质稳定 ,不但适于在酸性条 件下抄纸 ,也可与碳酸钙配合使用在中性条件下抄纸; 它的摩擦系数小(低于碳酸钙), 可以延长抄纸网的使 用寿命,也适于高车速纸机;它是片状粒子 , 有利于在 纸页中存留和改善纸张不透明度、平滑度和印刷适性; 表面具有亲油性, 可以吸附有机物, 在作为填料的同 时,也收到了免除树脂障碍的效果 ,在废纸脱墨中有助 于油墨的脱除, 这是高岭土和碳酸钙填料所不能比拟 的;可以与施胶剂结合良好而改善施胶剂留着 ,并能减 轻纸页的吸收性 ,防止印刷油墨渗透纸页。 20 世纪 90 年代末, 国内造纸工业由酸性造纸工 艺转向中碱性抄纸, 同时由于碳酸钙质优价廉 ,使其逐 渐取代了滑石粉在填料市场中的主导地位。 2002 年 CaCO3 总消费量 124 万 t ,超过滑石粉 ,而滑石粉的市 场占有率 由 2001 年的 41 .3 %下降到 2005 年的 23 .5 %。预计今后几年仍会下降。 3 滑石粉用作功能性材料 在造纸工业中, 低、中档滑石粉仍将作为重要的填 料使用,而高档滑石粉由于其价格较高 ,主要作为功能 性材料使用。如 :树脂吸附剂 、废纸脱墨助剂等。这方 面美国消费量最多, 其市场潜在需求量很大。 滑石粉的主要成分是 M gO · SiO2 , 滑石粉特殊的 层状晶体结构使得其表面具有疏水亲油性。此外, 滑 石粉除了和水、甘油 、甲酸 、苯胺等表面张力较大的物 质有接触角外, 与其他大部分物质的接触角在任何方， 滑石粉在造纸工业中的应用。因而易吸附有机物 。 滑石粉在树脂控制方面的应用始于 20 世纪 60 年 代。目前 ,滑石粉用于树脂和胶粘物的控制已遍及全 世界。每年 30 万 t 以上是消耗在这一用途上, 这一用 量还在增加。其原理是:滑石粉表面具有亲油性, 能够 吸附树脂 ,把它加入到浆液中就能使新游离的尚未聚 集的薄膜状树脂吸附到它扁平形的表面上 , 降低树脂 表观能量 ,使树脂失去其特有的黏性,从而抑制树脂的 粘附 、聚结和沉积。 滑石粉的纯度、粒度以及浓度与控制树脂沉积有 很大的关系。纯度越高, 越易发生层状剥离, 亲油性表 面越多,效果就越好。粒度越小, 比表面越大 ,表面能 也越大,其吸附能力就越大。浓度增加 ,则滑石粉吸附 树脂的量呈直线增加。一般来讲, 用于控制树脂沉积 的微细滑石粉(细度不低于 800 目的高品质滑石), 呈 片状薄层结构, 其吸附树脂效率高达 90 %以上 。 滑石粉在废纸脱墨中的作用机理是当废纸进行脱 墨处理时 ,可以使用滑石粉吸附油墨和其它有机物质。 滑石粉在浮选脱墨过程中 ,能聚集在泡沫和油墨的周 围,然后通过筛选和净化 ,使油墨和有机物质同滑石粉 一起从纤维中分离出去。 4 滑石粉用作涂布颜料 在造纸工业中使用滑石粉已经有很长的历史, 20 世纪初滑石粉首次被用作填料 。随着造纸工业技术的 发展 , 1982 年滑石粉在芬兰和法国被作为涂布颜料引 入工业试用 。此后 , 滑石粉就作为配料应用于凹印 LWC 纸、涂布不含机械木浆纸(无光和亚光涂布纸)和 特种涂布纸(壁纸和标签纸)中 。片状颜料可赋予涂层良好的纤维覆盖率和较高的平滑 度;由于其颜料粒子在涂层中有序的排列,涂层结构密 实,从而可提高印刷光泽度、降低涂层透气度。 由于滑石具有较大的形态比及其特殊性 ,国外有 关研究表明,高质量的滑石加工品可以大比例或全部 代替水选高岭土用于涂料颜料 ,生产中 、高档涂布纸。 滑石粉用作涂布颜料的主要优势[ 3] 滑石粉可提高涂布纸白度 、不透明度、平滑度和印 刷光泽度 ,赋予纸张较高的吸墨性 。 作为高形态比的涂布颜料, 滑石粉具有卓越的纤 维覆盖能力及很好的印刷效果, 也可改善凹版印刷质 量。与高岭土混合使用, 可改变涂料流变性, 呈剪切稀 化的假塑性流动 。能配制高固形物含量的涂料 ,该涂 料能具有良好的流变性和稳定性。 滑石粉颗粒具有质软 、多层和较低摩擦系数的特 性,从而降低摩擦作用和提高耐磨蚀性 ,它能改善无光 泽涂布纸的油墨磨损问题(在印刷品的加工过程中 ,纸 张自重和纸张间的相互摩擦会使表面上产生应力作 用,从而会磨蚀印刷品的表面油墨层), 从而提高印刷 品质量;滑石的低摩擦因数使纸层间更易滑动而减少 纸芯的断裂,保证了凹印纸卷有好的卷绕质量 ,也可改 善印刷机运行性能。 滑石粉具有特殊的润滑性, 由其制成的涂布纸在 压光机上可获得高整饰度并可减少涂料中润滑剂的使 用量 。硬度低,磨耗较小,有利于刮刀涂布 。 4 .2 滑石粉的主要缺点 滑石粉由于其疏水性 ,在制备涂料时很难润湿和 分散 ,制成的涂料也呈剪切膨胀性 。 滑石粉在胶版印刷涂布纸中的应用容易引起油墨 堆聚和纸张掉毛 、掉粉。 4 .3 滑石粉在国内用作涂布颜料没有普及的间接原因 国内凹版印刷还未普及。 九十年代以来, 滑石的开发利用主要以粗加工生 产为主,少数企业从事超细粉加工 ,表面修饰与改性复 合深加工则基本上仍未起步, 总体加工技术落后[ 4] 。 因此涂布级滑石粉质量较差。 近年 ,由于滑石粉应用领域的扩展 ,导致高品位滑 石价格的不断上涨。 国内优质高岭土资源较少 ,而且大部分是棒形(不 适于涂布),涂布用片状高岭土大部分是从国外进口, 价格较高 ;而国内滑石粉资源丰富 ,虽然滑石粉和高岭 土在各自使用的难易和效果上有差别, 但它们的用途 基本上是可以互替的, 如果用国产的滑石粉部分代替 进口的高岭土生产涂布纸 ,既能节约资源,又能满足涂 布印刷纸性能的不同需求 。 5 滑石粉在造纸工业中的发展趋势 滑石自身特有的性能决定了它在造纸领域的特有 地位 。

从今后造纸用途的前景分析, 低档滑石粉仍将作 为重要的填料使用, 而高品质滑石粉则将发挥其应有 的功能特性,最具经济和技术价值的用途是在特种纸、 树脂和胶黏剂吸附剂以及造纸涂料颜料中应用。 改性滑石粉的应用:对滑石粉进行表面处理, 使其 阳离子化 ,可提高其吸附性,如可更好地吸附造纸过程 中产生的阴离子垃圾等。 高含钙量滑石的开发应用:白度 95 %以上, 可用 于SC 纸、新闻纸和造纸涂料 。有关资料表明 , 用于填 料时比单一使用 GCC 有更为理想的不透明度、白度和 填料保留率 ,亦可减少阴离子沉积物。也可用于造纸 涂料 ,提高纸页涂层白度、平滑度、印刷适性。