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.
- Получены положительные результаты по замене шунгитом таких наполнителей, как мел, каолин, гидроксид алюминия.
- Замена шунгитом белой сажи БС-100 не оказывает заметного влияния на физико-механические показатели резиновых смесей.
- 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.
- 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.