Le talc noir est un minéral silicaté dont la composition chimique principale est Mg3(Si4O10)(OH)2. Sa matière organique, proche du graphène, lui confère une couleur noire ou gris-noir. Il est souple et offre une bonne isolation électrique et une bonne résistance à la chaleur. Il résiste aux acides et aux bases forts, possède un fort pouvoir adsorbant sur les graisses et un excellent pouvoir lubrifiant. Sa blancheur peut atteindre 971 TP3T après calcination.
Actuellement, il est principalement distribué à Guangfeng, Jiangxi ; Jiujiang, Jiangxi ; Kapeng, Hunan ; Pingyuan, Guangdong ; Luchuan, Guangxi ; Fengdu, Chongqing ; et d'autres endroits. Les réserves de Guangfeng, Jiangxi, dépassent à elles seules le milliard de tonnes.
Composition chimique du talc noir dans certaines régions de Chine (fraction massique/%)
| Origine | SO₂ | Al₂O₃ | Fe₂O₃ | K₂O | N₀O | CaO | MgO | TiO₂ | LOI |
| JiangxiGuangfeng | 55.84 | 0.34 | 0.13 | — | — | 4.34 | 27.86 | — | 11.14 |
| Jiangxi Jiujiang | 61.56 | 5.86 | 2.58 | 0.57 | 0.14 | 2.32 | 17.16 | 0.19 | 8.89 |
| Hunan Huajie | 61.59 | 2.88 | 1.57 | 0.28 | 0.12 | 1.82 | 23.37 | 0.10 | 7.37 |
| Guangdong Pingyuan | 53.10 | 0.49 | 0.48 | 0.02 | 0.12 | 7.18 | 27.17 | 0.07 | 10.92 |
| Guangxi Wuzhou | 57.56 | 1.03 | 0.42 | — | — | 1.18 | 28.21 | 0.07 | 10.86 |
| Chongqing Fengdu | 61.52 | 2.13 | 1.06 | — | — | 2.89 | 22.80 | — | 9.58 |
Le talc noir est principalement utilisé comme charge dans les céramiques, le caoutchouc, les plastiques, les revêtements et la fabrication du papier. Des recherches ont montré qu'il possède également des propriétés uniques dans des domaines tels que les nouvelles énergies, la protection de l'environnement, la médecine, les applications antibactériennes et la chimie fine. Il offre un potentiel de développement de produits à forte valeur ajoutée.
12 applications majeures du talc noir
1 Matériaux composites à base de graphène
L'équipe de Wu Xiaowen a utilisé du talc noir comme matière première pour étudier les changements de comportement des phases lors de la calcination ou de la carbonisation à différentes températures et atmosphères. Ils ont ensuite fritté les produits calcinés/carbonisés comme matières premières pour préparer des matériaux composites à base d'enstatite renforcés au graphène.
Les résultats montrent que le graphène multicouche est présent dans la poudre de talc après traitement à haute température sous atmosphère d'azote, ce qui joue un rôle important dans l'amélioration des performances du matériau composite. Comparativement au matériau composite préparé à partir du produit carbonisé sous atmosphère d'azote, la résistance moyenne à la flexion du matériau composite préparé à partir du produit calciné sous atmosphère d'air augmente d'environ 10 MPa, la résistivité est inférieure d'un ordre de grandeur et la conductivité thermique moyenne augmente d'environ 6,2 × 10⁻¹ W/(m·K).
2 Matériaux d'électrodes
Fan Peng et ses collègues ont utilisé du talc noir naturel comme matière première pour extraire et préparer un nouveau type de matériau carboné, le FC, par traitement acide. Ils ont traité thermiquement le matériau à 500 °C et 800 °C respectivement, pour obtenir les échantillons traités thermiquement FC500 et FC800.
Parmi celles-ci, après un traitement thermique à 800 °C, les groupes fonctionnels fluorés présents à la surface du carbone ont été complètement éliminés. Les défauts structurels du matériau ont augmenté, la première capacité irréversible a diminué et la conductivité électronique a augmenté. Par conséquent, le matériau présente un rendement de premier coulomb supérieur, de meilleures performances en régime et en cycle. La capacité spécifique de l'électrode FC800 à un régime de 0,1 °C est de 477 mAh/g, et sa capacité spécifique dans diverses conditions de régime est supérieure à celle de l'électrode négative en graphite commerciale. Ses performances en cycle surpassent également celles des électrodes FC et FC500.
3 matériaux respectueux de l'environnement
Qin Wenli et ses collègues ont préparé des matériaux composites talc noir/NiTiO3 grâce à une technologie de synthèse in situ. Le NiTiO3 a augmenté les pertes diélectriques et amélioré les performances d'absorption des ondes électromagnétiques du matériau. Ces performances d'absorption ont été comparées à celles des matériaux composites talc noir/NiFe2O4, élargissant ainsi les applications du talc noir dans l'absorption des ondes électromagnétiques.
Le matériau composite talc noir/NiFe2O4 préparé présente une bonne absorption des ondes électromagnétiques. Grâce aux micro-ondes, il présente un fort effet de dégradation sur les polluants difficiles à dégrader, élargissant ainsi son champ d'application dans la dégradation des polluants.
4 matériaux céramiques spéciaux
Après calcination à haute température, les principales phases du talc noir sont le silicate de magnésium et le quartz, deux composés à faible constante diélectrique. Le talc noir devrait donc devenir un système candidat pour la fabrication de matériaux céramiques à faible coût et à faible constante diélectrique.
Liu Zizheng et ses collègues ont utilisé la mine de talc noir de Guangfeng, dans le Jiangxi, comme objet de recherche et ont préparé des matériaux céramiques diélectriques micro-ondes à base de talc noir. L'étude montre que les céramiques de talc noir coexistent avec la phase enstatite MgSiO3 et la phase quartz SiO2. La densité de frittage et la composition de l'échantillon affectent significativement les propriétés diélectriques micro-ondes des matériaux céramiques. À une température de frittage de 1 325 °C, l'échantillon présente les meilleures performances diélectriques micro-ondes avec εr = 5,11, Qxf = 56 782 GHz et τf = -17,85 × 10⁻⁶/°C. Cette recherche ouvre non seulement de nouvelles perspectives pour une utilisation à haute valeur ajoutée du talc noir, mais propose également des solutions innovantes pour les matériaux céramiques utilisés dans les dispositifs micro-ondes commerciaux 5G.
5 matériaux de friction
Utilisé dans les matériaux de friction, il génère un grand nombre de surfaces de contact secondaires, établissant ainsi continuellement des points de contact et réduisant leurs variations. Cela améliore considérablement la stabilité du coefficient de frottement.
Shang Xi et ses collègues ont étudié son impact en tant que stabilisateur du coefficient de frottement dans les matériaux de friction sur les performances globales des plaquettes de frein.
Ils ont conçu une expérience orthogonale à deux niveaux avec trois facteurs (poudre de coke, graphite artificiel et talc noir) pour évaluer l'effet des charges antifriction sur les performances de frottement.
Les résultats indiquent qu'à haute température, la synergie entre le talc noir, la poudre de coke et le graphite artificiel augmente, réduisant ainsi efficacement l'usure. Le taux d'usure total est passé de 2,49 × 10⁻⁷ cm³/(N·m) à 1,84 × 10⁻⁷ cm³/(N·m).
Parmi ceux-ci, un mélange de 6 % en poids de poudre de coke %, 9 % en poids de graphite artificiel % et 7 % en poids de talc noir % a présenté la meilleure stabilité du coefficient de frottement.
6 matériaux antibactériens
Les minéraux activés par l'acide sont utilisés comme transporteurs de cations fonctionnels pour implanter des ions métalliques antibactériens tels que Ag, Cu²⁺ et Zn²⁺. Les ions actifs sont retenus de manière stable dans les minéraux et exercent des effets antibactériens et bactéricides en les libérant lentement et en toute sécurité.
Sur la base de la structure stratifiée stable, de la bonne biocompatibilité et des propriétés antibactériennes du talc noir (Talc) calciné à 700°C, Meng Yuhang et ses collègues ont préparé un nouveau matériau antibactérien, le talc noir ZnO/Talc, par précipitation in situ dans un système de solution.
Les résultats expérimentaux antibactériens ont montré qu'à une concentration de Z/T-30 de 1 mg/mL, son taux antibactérien approchait 100%, ce qui était bien inférieur aux 5 mg/mL requis par la norme GB/T21510-2008 « Méthodes d'essai des propriétés antibactériennes des matériaux nano-inorganiques ». À une concentration de Z/T-30 de 2 mg/mL, le taux de survie des cellules L929 était de 84%, toujours supérieur au seuil de 75%, et aucune cytotoxicité significative n'a été observée. De plus, comparativement au talc, le Z/T-30 libérait moins de Mg²⁺, ce qui contribue à améliorer ses propriétés antibactériennes à large spectre. Par conséquent, le Z/T-30 présente une excellente activité antibactérienne et une bonne biocompatibilité, ce qui en fait un matériau antibactérien inorganique prometteur.
7 Médecine
La composition chimique du talc noir est peu toxique et sa structure minérale argileuse lui confère des propriétés hémostatiques, anti-fissuration et adsorbantes. Il absorbe efficacement les graisses, les impuretés corporelles et les matières organiques, contribuant ainsi à l'hémostase, à la stérilisation et à l'action antibactérienne. Il peut également être utilisé comme additif médicamenteux.
8 Remplissage
Le talc noir est utilisé dans la production de céramiques d'usage courant. Il permet d'obtenir une densité uniforme, des surfaces lisses et un brillant optimal après calcination. Les céramiques peuvent présenter différentes couleurs selon la proportion des différents composants.
9 Plastique
L'ajout de poudre de talc noir aux plastiques améliore la résistance chimique, la résistance à la chaleur, la stabilité, la fermeté, la résistance à la traction, la résistance au fluage et l'isolation électrique.
10 caoutchouc
Dans le caoutchouc, la poudre de talc noir réduit la plasticité, l'adhérence et améliore le lissé de surface. Elle est couramment utilisée dans les produits en caoutchouc résistants à la chaleur, aux acides, aux alcalis et isolants.
Par exemple, remplacer une partie du noir de carbone des pneus d’automobile par de la poudre de talc noire peut améliorer la résistance à la chaleur du caoutchouc.
11 Revêtement
Dans les revêtements, l'ajout de poudre de talc noir peut réduire les coûts de fabrication tout en augmentant la résistance au cisaillement, la résistance à la pression et la résistance à la traction, et en réduisant la résistance à la déformation, l'allongement et les coefficients de dilatation thermique.
12 Fabrication du papier
L'utilisation du talc noir dans l'industrie papetière présente un fort potentiel. D'une part, les mines de talc blanc de haute qualité diminuent d'année en année, de moins en moins nombreuses à satisfaire aux exigences de blancheur requises pour la fabrication du papier.
Bien que le talc noir contienne des matières organiques et du carbone libre, lui conférant un aspect noir ou gris-noir, sa blancheur après calcination peut atteindre plus de 91%, voire 97%. Cela en fait une charge de haute qualité, d'une blancheur supérieure à celle du talc blanc. Par ailleurs, sa structure feuilletée, ses bonnes propriétés isolantes, sa résistance à la chaleur, son adsorption et son pouvoir lubrifiant confèrent au papier des fonctionnalités supplémentaires. Il est généralement utilisé comme charge et agent de traitement des résines dans l'industrie papetière.
Conclusion
L’application du talc noir n’est pas un développement récent ; il est utilisé depuis longtemps comme charge pour les matériaux céramiques, le caoutchouc, les plastiques et les revêtements.
Cependant, la valeur applicative du talc noir ne se limite pas à ces domaines. Son potentiel dans les nouvelles énergies et les nouveaux matériaux est déjà reconnu. De plus, ses vastes réserves permettent de développer des produits à haute valeur ajoutée plus en phase avec les tendances du marché et offrent un potentiel de développement accru.
À propos d'Epic Powder Machinery
Machines à poudre Epic, basée à Qingdao, en Chine, est un leader dans la fourniture de solutions de broyage ultrafin hautes performances. Forte de plusieurs décennies d'expérience, notre parc de machines de pointe, notamment classificateur d'air Broyeurs et broyeurs à jets, Epic Powder est au service d'un large éventail d'industries. Nous nous engageons à aider nos clients à optimiser leurs besoins en traitement des poudres, en garantissant efficacité, précision et qualité optimale pour chaque produit. Que vous soyez dans le secteur de la céramique, de la pharmacie ou de toute autre industrie nécessitant une production de poudre fine, Epic Powder est votre partenaire de confiance pour une technologie de broyage de pointe.
