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变废为宝：千枚岩型废石制备阻燃性塑料填料的创新之路

一、引言

1.1研究背景与意义

在现代社会，塑料以其质轻、强度高、耐腐蚀、易加工等优异性能，广泛应用于各个领域，从日常生活用品到工业制造，从建筑材料到电子电器，塑料的身影无处不在。然而，大多数塑料属于易燃材料，这一特性在火灾发生时会带来极大的安全隐患。一旦发生火灾，塑料迅速燃烧，不仅会助长火势，还会释放出大量有毒有害气体，如一氧化碳、氯化氢、溴化氢等，对人们的生命安全构成严重威胁。这些有毒气体不仅会导致人员中毒窒息，还会对环境造成长期的污染。例如，在一些大型商场、酒店等人员密集场所，由于塑料装饰材料的大量使用，一旦发生火灾，火势迅速蔓延，人员疏散困难，往往会造成惨重的伤亡和财产损失。

随着人们对消防安全意识的不断提高以及相关法规标准的日益严格，对塑料阻燃性能的要求也越来越高。许多国家和地区都制定了严格的防火安全标准，要求在建筑、电子、汽车等行业中使用的塑料必须具备一定的阻燃性能。例如，在建筑领域，欧盟的建筑产品指令（CPR）对建筑材料的防火性能做出了明确规定；在美国，国家消防协会（NFPA）制定的一系列标准，如NFPA701等，对纺织品、塑料等材料在不同场景下的阻燃性能提出了严格要求。在电子电器领域，国际电工委员会（IEC）制定的标准要求电子设备外壳必须具有良好的阻燃性能，以防止因电气故障引发火灾。

传统的塑料阻燃方法主要是添加有机阻燃剂，如卤系阻燃剂和磷系阻燃剂等。卤系阻燃剂虽然具有优异的阻燃效果，但其在燃烧过程中会释放出大量有毒有害气体，对环境和人体健康造成严重危害。例如，多溴联苯醚（PBDEs）是一种常见的卤系阻燃剂，研究发现其在环境中难以降解，会在生物体内积累，对甲状腺激素、神经系统和生殖系统等产生不良影响。磷系阻燃剂在一定程度上减少了有毒气体的排放，但仍存在热稳定性差、易迁移等问题，影响了塑料的长期使用性能。

为了解决传统阻燃剂带来的环境和健康问题，开发新型环保阻燃材料成为了研究的热点。无机矿物填料因其具有来源广泛、价格低廉、无毒无害、热稳定性好等优点，逐渐成为替代有机阻燃剂的理想选择。千枚岩型废石作为一种常见的无机矿物资源，在各类矿山开采过程中大量产生，长期以来，这些废石大多被随意堆放，不仅占用了大量土地资源，还可能对土壤、水体和空气造成污染。据统计，我国每年产生的千枚岩型废石量高达数亿吨，如何有效处理和利用这些废石，成为了亟待解决的环境问题。

将千枚岩型废石制备成阻燃性塑料填料，具有重要的环保意义和资源利用价值。从环保角度来看，这一举措可以减少废石的堆放量，降低对土地资源的占用和对环境的污染。通过对废石的资源化利用，实现了废弃物的减量化和无害化处理，符合可持续发展的理念。从资源利用角度来看，千枚岩型废石中含有多种矿物质成分，如硅、铝、镁等，这些成分在塑料阻燃领域具有潜在的应用价值。将废石转化为阻燃性塑料填料，不仅实现了资源的二次利用，还降低了塑料生产对原生矿物资源的依赖，提高了资源利用效率。

1.2国内外研究现状

1.2.1千枚岩型废石利用研究现状

千枚岩是一种变质岩，因具有千枚状构造而得名，其变质程度介于板岩和片岩之间，主要由黏土矿物、石英、绢云母等组成。在矿山开采过程中，千枚岩型废石大量产生，对其进行有效利用一直是研究的热点。

在国内，一些学者针对千枚岩型废石的特性开展了多方面研究。部分研究关注千枚岩型废石在建筑材料领域的应用，例如通过对千枚岩型废石进行破碎、粉磨等加工处理，将其作为混凝土骨料的替代品进行研究。研究表明，经过适当处理的千枚岩型废石能够在一定程度上替代天然骨料用于混凝土生产，且对混凝土的工作性能和力学性能影响较小。同时，一些研究还探讨了千枚岩型废石在路基填料方面的应用，通过室内土工试验和现场填筑试验，分析了不同含石量千枚岩弃料作为公路路基填料的适用性。研究发现，含石量在一定范围内（如50%-60%）的千枚岩弃料，经过击实后可形成骨架密实结构，具有较高的无侧限抗压强度、良好的路用性能和水稳定性，能够满足公路路基的工程要求。此外，还有研究尝试将千枚岩型废石用于制备建筑用砖，通过添加适当的添加剂和采用合理的成型、烧结工艺，制备出的砖制品具有较好的强度和耐久性，可应用于建筑墙体等部位。

在国外，相关研究也涉及千枚岩型废石在基础设施建设中的应用。部分研究聚焦于千枚岩型废石在道路基层材料中的应用潜力，通过对其物理力学性能的测试和改良，探索其在不同道路条件下的适用性。研究发现，经过特殊处理的千枚岩型废石可以作为道路基层的辅助材料，与其他材料混合使用，能够提高道路基层的承载能力和稳定性。此外，国外一些研究还关注千枚岩型废石在环境修复领域的应用，利用其吸附性能，尝试将其用于处理污水中的重金属离子和有机污染物等。研究表明，千枚岩型废石中的某