Черный шунгитовый пигмент

     Сырьем для производства черного шунгитового пигмента является шунгит Зажогинского месторождения (Карелия) – необычная по составу и структуре порода.

      Основными минералами ее являются фуллереноподобный шунгитовый углерод (30%), кварц (45%) и слюды (25%). Силикатные минералы находятся в высокодисперсном состоянии (менее 10 мкм) и равномерно распределены в углеродной матрице.

      Порода имеет глубокий черный цвет, плотность – 2,4 г/см3, высокую химическую стойкость в кислотах (более 98% в HCl) и щелочах (более 97% в NaOH). обладает повышенной прочностью на удар по сравнению с другими горными породами, электропроводна, имеет гигиеническое разрешение на использование без ограничений.

      Шунгитовый пигмент имеет размерность частиц менее 20 мкм, при медианном размере 2 мкм обладает хорошей укрывистостью , свето- и атмосферо- стоек, способен смешиваться  со всеми связующими без исключения, обладает специфичной способностью поглощать электромагнитные излучения высокочастотного и светового диапазона, проявляет биологическую активность, легко гомогенизируется в любых системах. Пригоден для использования в масляных, лакокрасочных и водо-дисперсионных материалах, художественных, строительных, противопригарных и специальных красках и покрытиях.

 ШУНГИТОВЫЙ НАПОЛНИТЕЛЬ, ПЕРВЫЙ ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.

      Сырьем для шунгитового  наполнителя композиционных материалов (пластмасс, резин, мастик, красок) являются шунгитовые породы Зажогинского месторождения. Шунгитовые породы этого месторождения характеризуются  определенным  минеральным и химическим составом и специфичной структурой.

     Минеральный состав пород представлен ( % масс ):  шунгитовый углерод – 30; кварц – 40; сложные силикаты (преимущественно слюды) – 27; сульфиды (пирит) – 3;

     Шунгитовый углерод представляет собой необычный по структуре углерод -  некристаллический, нергафитирующийся, фуллереноподобный. Он обладает высокой активностью, в окислительно-восстановительных реакциях, адсорбционными и каталитическими свойствами. Специфичность структуры шунгитовой породы Зажогинского месторождения выражается в том, что шунгитовый углерод образует в породе матрицу, а силикаты, находящиеся в высокой дисперсности с средним размером частиц около 1 мкм равномерно распределены в углеродной матрице.

     В качестве наполнителя используются порошки фракции 0– 20 мкм.  Зерновой состав данного порошка.

 

Размер частиц, мкм

5

10

15

20

25

30

Содержание, % масс

62,5

82,3

92,1

97

99,2

99,9

 

Плотность порошка в свободной  насыпи менее 500 г/л.

     Благодаря специфичной матричной структуре шунгитовой породы частицы порошка являются двухфазными (т.е. содержат углеродную и силикатную компоненту) и обладают биполярными свойствами и по-видимому как следствие этого способностью совмещаться со всеми полимерами без исключения.

     Шунгитовый наполнитель прошел лабораторные и промышленные испытания на ряде предприятий и в институтах в составе разных рецептур. Получен значительный фактический материал. На основе полученных материалов можно сделать следующие выводы.

  1. Получены положительные результаты по замене шунгитом таких наполнителей, как мел, каолин, гидроксид алюминия.
  2. Замена шунгитом белой сажи БС-100 не оказывает заметного влияния на физико-механические показатели резиновых смесей.
  3. При замене шунгитом техуглерода П 803 и П 514 выводы по влиянию шунгита на свойства продукции противоречивы. В ряде случаев ( при замене шунгитом до 40% ТУ) получены стандартные физико-механические показатели.. ( «ПО КИП» г. Иваново, РТИ Барнаул, Курск резинотехника, Ярославский з-д РТИ) В других случаях (Тамбовский РТИ, Московский РТИ-каучук) отмечено падение прочностных свойств.
  4. При введении шунгитового наполнителя в состав компаундов отмечается проявление его специфических свойств:

-         при замене в составе резин технического углерода и падении прочностных свойств отмечено повышение морозостойкости;

-         при использовании специальных технологических приемов получены композиды с высокой электропроводностью (103 – 104 ом.см).

-         специфичное влияние оказало введение шунгитового наполнителя  в кремний органические композиты. ( торможение отверждения );

-         при введении шунгита в термопласты отмечено принципиально разное его влияние на  вязкие и прочностные свойства композитов: введение шунгита в термопласт на основе на основе полиамида приводит к увеличению разрушающего напряжения при растяжении на 17-50%, а в композиционных материалах на основе полиэтилентерефталата (ПЭТФ) наблюдается хрупкое разрушение как при растяжении  так и при изгибе;

-         ударная вязкость по Шарпи значительно возрастает при введении шунгита в композиты на основе полипропилена и снижается на основе полиамида.

       5.     На основе полученного фактического материала можно сделать следующее резюме:

Шунгит – активный наполнитель с специфическим взаимодействием с полимерной матрицей и другими  компонентами композитного материала. Его влияние на композит зависит от типа полимера, рецептуры смесей и технологических приемов получения. Подход к оценке целесообразности введения шунгита в полимерные композиты и его количества должен учитывать эти обстоятельства.