硫化鋅的特點(diǎn)及其在塑料中的應(yīng)用及沉淀硫酸鋇在塑料中的應(yīng)用

1、硫化鋅和硫酸鋼在塑料工業(yè)中的運(yùn)用摘要：本文主要介紹具有特性的超細(xì)沉淀硫酸鋼和硫化鋅在塑料工業(yè)中的運(yùn)用。這兩種產(chǎn)品在歐洲已是非常成熟的產(chǎn)品，并得到廣泛運(yùn)用。Sachtleben公司由RudolfSachtleben博士創(chuàng)建于1878年。Sachtleben博士成功開發(fā)了立德粉和硫化鋅等白色顏料。在1960-1962年間，公司建立了自己的二氧化鈦生產(chǎn)廠，并兼并了一家全球最大的硫酸生產(chǎn)廠。SachtlebenChemie公司現(xiàn)在成為世界上生產(chǎn)白色顏料的著名公司之一。Sachtleben公司在生產(chǎn)特種顏料和填科時(shí)始終把質(zhì)量放在首位。為了更好地滿足客戶的需求，我們按照DINIS09001系列標(biāo)準(zhǔn)，建立了

2、工藝過程和最終產(chǎn)品質(zhì)量管理的綜合體系。我公司的質(zhì)量意識(shí)以文件的形式規(guī)定在質(zhì)量手冊(cè)中，這對(duì)公司所有的員工都具有約束力。1993年12月，由德國(guó)質(zhì)量保證體系認(rèn)證協(xié)會(huì)（DQS對(duì)公司進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)審，確認(rèn)公司生產(chǎn)二氧化鈦顏料的質(zhì)量保證體系符合DINENIS09001的要求。我公司值得驕傲的是我們是德國(guó)首家獲得Ti02生產(chǎn)的質(zhì)量保證體系證書的公司。1995年6月，在成功地通過了質(zhì)量監(jiān)審后，我公司新拓展業(yè)務(wù)的質(zhì)量保證體系也完全符合DINENIS09001的要求。從此，全公司已全部通過了這一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證要求。這一認(rèn)證證書也適用于鋅鹽和銀鹽，包括Lithopone（立德粉），Sachtleben,沉淀硫酸鋼和氫

3、氧化鋼產(chǎn)品以及Hombitec（納米二氧化鈦）和重晶石。Sachtleben已成為在此領(lǐng)域中第一家獲此榮譽(yù)的公司硫化鋅-SachtolithSachtolith是一種白色顏料，成份是純硫化鋅。天然存在的硫化鋅通過物理方法加工是得不到白色顏料的。因此，必須采用先進(jìn)的化學(xué)工藝才能制備Sachtolith產(chǎn)品。鋅原料來(lái)自鍍鋅行業(yè)，經(jīng)過精制提煉。硫化物原料是本公司生產(chǎn)硫酸鋼的副產(chǎn)品。采用特殊的工藝，將高純的鋅鹽溶液和硫化鈉溶液在嚴(yán)格的條件下進(jìn)行化合，經(jīng)沉淀得到純的硫化鋅。Sachtolith雜質(zhì)含量被降至ppm范圍之內(nèi)。但這種沉淀得到的產(chǎn)物并不能用作白色顏料，因?yàn)槠淞教?xì)了。過濾后經(jīng)過在700C-8

4、00c下煨燒，才能獲得最佳的平均粒徑0,3m和狹窄的粒徑分布。Sachtolith具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能微溶于稀鹽酸（0.3%in0.1N）。在水和空氣存在的情況下Sachtolith能被強(qiáng)氧化劑和紫外線氧化成ZnSO4。在紫外或高溫條件下，Sachtolith能與重金屬離子反應(yīng)生成有色的配合物，因此帶來(lái)的好處是減小降低因重金屬離子催化產(chǎn)生的聚合物分子降解。在空氣中，即使在加熱到350cSachtolith也能保持穩(wěn)定。通常情況，Sachtolith是一個(gè)好的絕緣體。作為一種無(wú)機(jī)物，它的傳熱系數(shù)不同尋常的高，而比熱值卻很低。Sachtolith的比表面積很小，相應(yīng)地基料的需要量也很少，所以即

5、使在很高的添加量的情況下，仍具有出色的流變性和分散性。硫化鋅是最普遍使用的白色顏料之一，地位僅次于二氧化鈦，作為一種多功能的白色顏料Sachtolith能賦予塑料制品于其它白色顏料無(wú)法賦予的特質(zhì)和優(yōu)勢(shì)。因?yàn)镾achtolith的莫氏硬度只有3,研究證明它非常適合作為玻纖增強(qiáng)塑料的白色顏料。白色的玻璃纖維增強(qiáng)塑料含有玻璃纖維和白色顏料。如果這種白色顏料是二氧化鈦，它就會(huì)切割玻璃纖維，因?yàn)槎趸伒挠捕缺炔ＡЮw維高。結(jié)果會(huì)嚴(yán)重降低材料的抗張強(qiáng)度，彎曲性和沖擊強(qiáng)度。如果選用硫化鋅作白色顏料，玻璃纖維的硬度要高于硫化鋅，因此可以使機(jī)械性能保持在一個(gè)較高的水平。其優(yōu)勢(shì)在于在加工成型過程中，硫化鋅不會(huì)象T

6、iO2一樣破壞增強(qiáng)用的玻璃纖維，因而制成品的抗張強(qiáng)度，彎曲性或沖擊強(qiáng)度都不會(huì)有負(fù)面影響。圖一清楚地顯示在尼龍66和苯乙烯-丙烯睛共聚體中了不同顏料對(duì)玻纖（尼龍66/30%,苯乙烯-丙烯睛共聚體/20%）增強(qiáng)效果的影響。實(shí)際上，在所有的玻纖增強(qiáng)塑料，無(wú)論是熱塑性或熱固性體系（如SMC/BMC）中都有類似的情況。由于Sachtolith很軟且沒有TiO2的光催化活性，因此很適合用來(lái)給天然和合成彈性體著色和乳濁化。因?yàn)槟p性很小，使用Sachtolith作為顏料的白色彈性體生產(chǎn)出的鞋底要比用TiO2做的使用壽命要長(zhǎng)很多。作為一種穩(wěn)定劑，Sachtolith也被發(fā)明性的應(yīng)用于一些熱塑性塑料尤其象PP和

7、PB1用于提高聚合物的熱穩(wěn)定性。關(guān)于其中的機(jī)制，到目前為止并沒有結(jié)論性的解釋。但我們相信是因?yàn)镾achtolith能和絕大多數(shù)有催化效果的金屬離子反應(yīng)結(jié)合成不可移動(dòng)絡(luò)合物，避免了因這些離子進(jìn)入聚合物晶格內(nèi)產(chǎn)生的催化降解作用，即Sachtolith所謂的“固定效果”。另外，Sachtolith的柔軟度使之在對(duì)磨損性有特殊要求的工藝中有TiO2無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)Sachtolith使用在熱塑性塑料中時(shí)，十分有利于加工。它可以使塑料在擠出機(jī)或壓延機(jī)中熔融流動(dòng)時(shí)更順暢，更均勻。這一優(yōu)點(diǎn)也會(huì)提高產(chǎn)品的干潤(rùn)滑性。Sachtolith因?yàn)橛捕鹊停⒕哂薪饘倭蚧锏慕M成，使它具有較好的潤(rùn)滑性，但光憑這點(diǎn)還不足

8、以說(shuō)明為什么要使用這種合成產(chǎn)品。Sachtolith與所有其它天然產(chǎn)品的最大區(qū)別在于它的純度高，粒經(jīng)均勻和形狀一致。這主要是由于我公司生產(chǎn)工藝中有許多提純的步驟。在礦物中，鋅往往是和其它元素共生的。這些元素很難除去.因?yàn)樗鼈兺对赯nS晶體中。因?yàn)殇\與這些雜質(zhì)元素化學(xué)性質(zhì)十分相似，鋅礦中常含有鎂、鈣、鎘、鉛和汞。這些雜質(zhì)的總含量可高達(dá)15%。盡管鎂和鈣是無(wú)害的，但是過高的重金屬含量會(huì)成為選擇原材料的一個(gè)限制因素，一旦這些粒子釋放出，或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將出現(xiàn)危害性。耐磨的內(nèi)襯是由合成樹脂.填科及助劑的混合物組成。它是用作金屬盤或桶的耐磨輔助材料，也可用于剎車及離合器上。許多材料可用于這種內(nèi)襯的助

9、劑，調(diào)正摩擦系數(shù)，使車開起來(lái)舒適.摩損速率滿足各特定應(yīng)用的需求。這些助劑通常都是硫化物。Sachtolith可以大大減少剎車背襯的振動(dòng)。這種振動(dòng)不僅對(duì)剎車系統(tǒng)造成機(jī)械負(fù)載時(shí)也會(huì)影響開車的舒適度并引起噪音，污染環(huán)境。另外，Sachtolith不含硅酸鹽和石英，因此不會(huì)引起對(duì)耐磨性及磨損性的負(fù)面影響。剎車在工作時(shí)產(chǎn)生的高溫使硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸铮虼耸箘x車背襯能承受磨擦，即摩擦背襯中的所有組份都會(huì)以細(xì)粉狀散逸。如果考慮在歐洲公路上行駛的機(jī)動(dòng)車的數(shù)量，僅就剎車片上散逸出的磨損粉塵數(shù)量就相當(dāng)大。盡管這方面尚未有直接限制的法規(guī).但為了保護(hù)我們的環(huán)境，應(yīng)該避免任何有污染的組份。幾年前關(guān)于含鉛燃料的討論就是一

10、例，因?yàn)橹亟饘贂?huì)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)在植物和動(dòng)物中積累，造成危害。因此耐磨內(nèi)襯工業(yè)一直面臨開發(fā)具有安全性的產(chǎn)品。因?yàn)镾achtolith是在純度很高的溶液中制備的，它完全不含任何重金屬。潤(rùn)滑劑是一種能減少界面之間摩擦的材料。在早期，可使用的潤(rùn)滑劑產(chǎn)品很少。而今天，多種用途的專用潤(rùn)滑劑已問市。潤(rùn)滑劑的研究開發(fā)已成為一門獨(dú)立的學(xué)科，稱為摩擦學(xué)。金屬硫化物在許多配方中是必不可少的組份。而毒性和美觀限制了一些材料的應(yīng)用。Sachtolith正越來(lái)越多地得到應(yīng)用，這是一種白色的干潤(rùn)滑劑，已獲得德國(guó)及國(guó)際認(rèn)可，可以用于與食品接觸的場(chǎng)合。Sachtolith已獲得BGW,歐洲和美國(guó)的批準(zhǔn)應(yīng)用于上述場(chǎng)合，并且被認(rèn)

11、為是一種對(duì)水無(wú)污染的化合物。這一切都應(yīng)歸結(jié)于在化學(xué)合成過程中，使用了高純度的溶液。Sachtolith不含重金屬雜質(zhì)，符合德國(guó)BGA和FDA178章的要求。少量可溶性的鋅是無(wú)毒的。硫化鋅已被聯(lián)邦德國(guó)化學(xué)代碼列為無(wú)毒物質(zhì)。LD50（老鼠，口服）15,000mg/kg。粉塵限制為6mg/m3.硫酸鋼-SachtlebenMicro作為一種合成硫酸鋼,SachtlebenMicro采用高純鋼鹽和硫酸鈉溶液作為原料，加上特殊的制備工藝制成，其粒徑得到很好的控制，且雜質(zhì)含量被降至極低范圍之內(nèi)。SachtlebenMicro是一種高惰性的化學(xué)物質(zhì)，耐酸堿，不溶于水和任何有機(jī)溶劑，具有良好的抗曬性和耐候性。

12、SachtlebenMicro粒徑分布狹窄，具有較小比表面積和基料用量。SachtlebenMicro的摩氏硬度為3,因而磨損性很小。SachtlebenMicro不僅在可見光，而且在紫外和紅外波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有很強(qiáng)的光反射能力，因此，SachtlebenMicro在顯現(xiàn)出高亮度的同時(shí)能保留體系顏料的鮮艷度和色調(diào)。通過在二氧化鈦生產(chǎn)中的獲得的技術(shù)訣竅，SachtlebenMicro的平均粒徑能細(xì)至0.7微米，同時(shí)具有與二氧化鈦相似的狹窄的粒徑分布。SachtlebenMicro顯著的優(yōu)點(diǎn)是使用時(shí)只需極少量的基料就能在任何體系中分散良好。作為一種不可或缺的添加劑，SachtlebenMicro在高質(zhì)

13、量的功能塑料中的應(yīng)用正變得日益重要。特殊的研磨工藝，二道無(wú)機(jī)處理及本身特殊晶體形狀使得SachtlebenMicro能不斷應(yīng)付塑料工業(yè)的需求。SachtlebenMicro不含一些對(duì)彈性體有害的雜質(zhì)，因此，SachtlebenMicro特別適合用作彈性體的增充劑。其它優(yōu)勢(shì)包括良好的流變性，低磨損性和高化學(xué)純度。SachtlebenMicro已經(jīng)證明它在熱固性模塑料的應(yīng)用潛能，特別是在調(diào)整顏色的配方中，SachtlebenMicro和顏料配合能夠達(dá)到鮮艷的顏色，可重復(fù)的色調(diào)和完美的表面光澤。低基料用量，低硬度保證了SachtlebenMicro在體系中的高流變性，對(duì)設(shè)備或模具的低磨損性和制成品的

14、良好機(jī)械特性。SachtlebenMicro能適用所有的熱塑性塑料。它能提高塑料制品的剛性，硬度和耐磨性。SachtlebenMicro具有的高熱導(dǎo)性和流變性，這能幫助縮短塑料注射成型的周期。SachtlebenMicro還能增加熱塑性高分子的結(jié)晶度，從而提高制品的強(qiáng)度（尤其是低溫下的撞擊強(qiáng)度）和幾何穩(wěn)定性。SachtlebenMicro的一個(gè)很重要的用途是在色母粒中扮演顏料分散劑的角色。眾所周知，大多數(shù)塑料用顏料都價(jià)格不菲，如何提高顏料的效率就成了色母粒制造商關(guān)心的問題。不同顏料吸收，反射與散射的光的波長(zhǎng)，顏色和數(shù)量各不相同，但有一點(diǎn)是相同的，顏料可用于散射光的面積決定了顏色的使用效率。但是，幾乎所有的顏料在應(yīng)用中都會(huì)或多或少的出現(xiàn)凝聚或絮凝的現(xiàn)象，顏料的使用效率就會(huì)因?yàn)樯⑸涿娣e減小而降低。研究與實(shí)踐表明SachtlebenMicro能在母粒制成過程中幫助顏料分散，且因SachtlebenMicro的光折射因子和常見的聚合物相近，SachtlebenMicro的加入不會(huì)影響產(chǎn)品中顏