O talco preto é um mineral de silicato com composição química principal de Mg3(Si4O10)(OH)2. Devido à sua matéria orgânica semelhante ao grafeno, apresenta coloração preta ou cinza-escura. É macio e possui bom isolamento elétrico e resistência ao calor. É resistente a ácidos e álcalis fortes, possui forte efeito adsorvente em gorduras e possui excelente lubricidade. Sua brancura pode atingir até 97% após calcinação.
Atualmente, é distribuído principalmente em Guangfeng, Jiangxi; Jiujiang, Jiangxi; Kapeng, Hunan; Pingyuan, Guangdong; Luchuan, Guangxi; Fengdu, Chongqing; e outros locais. Somente as reservas em Guangfeng e Jiangxi ultrapassam 1 bilhão de toneladas.
Composição química do talco preto em algumas partes da China (fração de massa/%)
| Origem | Então₂ | Al₂O₃ | Fe₂O₃ | K₂O | NÃO | CaO | MgO | TiO₂ | Carta de Inquérito |
| 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 |
O talco preto é usado principalmente como carga em cerâmicas, borrachas, plásticos, revestimentos e fabricação de papel. Pesquisas demonstraram que ele também possui propriedades únicas em áreas como novas energias, proteção ambiental, medicina, aplicações antibacterianas e química fina. Ele tem potencial para o desenvolvimento de produtos de alto valor agregado.
12 principais aplicações do talco preto
1 Materiais Compostos de Grafeno
A equipe de Wu Xiaowen utilizou talco preto como matéria-prima para estudar as mudanças no comportamento de fase durante a calcinação ou carbonização em diferentes temperaturas e atmosferas. Em seguida, sinterizaram os produtos calcinados/carbonizados como matéria-prima para preparar materiais compósitos à base de enstatita reforçados com grafeno.
Os resultados demonstram a presença de grafeno multicamadas no pó de talco após tratamento em alta temperatura em atmosfera de nitrogênio, o que desempenha um papel importante no aprimoramento do desempenho do material compósito. Comparado ao material compósito preparado pelo produto carbonizado em atmosfera de nitrogênio, a resistência à flexão média do material compósito preparado pelo produto calcinado em atmosfera de ar aumenta em cerca de 10 MPa, a resistividade é uma ordem de magnitude menor e a condutividade térmica média aumenta em cerca de 6,2 × 10⁻¹ W/(m·K).
2 Materiais de Eletrodo
Fan Peng e colegas utilizaram talco preto natural como matéria-prima para extrair e preparar um novo tipo de material de carbono, FC, a partir de tratamento ácido. Eles trataram o material termicamente a 500°C e 800°C, respectivamente, para obter as amostras tratadas termicamente FC500 e FC800.
Dentre estes, após tratamento térmico a 800°C, os grupos funcionais fluorados na superfície do material de carbono foram completamente removidos. Os defeitos estruturais do material aumentaram, a primeira capacidade irreversível diminuiu e a condutividade eletrônica aumentou. Como resultado, apresenta maior eficiência de primeira Coulomb, melhor desempenho de taxa e desempenho de ciclo. A capacidade específica do eletrodo FC800 a uma taxa de 0,1°C é de 477 mAh/g, e sua capacidade específica sob diversas condições de taxa é superior à do eletrodo negativo de grafite comercial. Seu desempenho de ciclo também supera os eletrodos FC e FC500.
3 Materiais Ecológicos
Qin Wenli e colegas prepararam materiais compósitos de talco preto/NiTiO3 utilizando tecnologia de síntese in situ. O NiTiO3 aumentou a perda dielétrica e melhorou o desempenho de absorção de ondas eletromagnéticas do material. O desempenho de absorção de ondas eletromagnéticas foi comparado ao de materiais compósitos de talco preto/NiFe2O4, expandindo a aplicação do talco preto na absorção de ondas eletromagnéticas.
O material compósito preparado de talco preto/NiFe2O4 apresenta bom desempenho na absorção de ondas eletromagnéticas. Com o auxílio de micro-ondas, demonstra um forte efeito de degradação em poluentes de difícil degradação, expandindo ainda mais a aplicação do talco preto na degradação de poluentes.
4 Materiais Cerâmicos Especiais
Após a calcinação em alta temperatura, as principais fases do talco preto são silicato de magnésio e quartzo, ambos componentes de baixa constante dielétrica. Portanto, espera-se que o talco preto se torne um sistema candidato para materiais cerâmicos de baixo custo e baixa constante dielétrica.
Liu Zizheng e colegas utilizaram a mina de talco negro de Guangfeng, em Jiangxi, como objeto de pesquisa e prepararam materiais cerâmicos dielétricos de micro-ondas à base de talco negro. O estudo demonstra que as cerâmicas de talco negro coexistem com a fase enstatita de MgSiO3 e a fase de quartzo de SiO2. A densidade de sinterização e a composição da amostra afetam significativamente as propriedades dielétricas de micro-ondas dos materiais cerâmicos. Quando a temperatura de sinterização é de 1325 °C, a amostra apresenta o melhor desempenho dielétrico de micro-ondas com εr = 5,11, Qxf = 56782 GHz e τf = -17,85 × 10⁻⁶/°C. Esta pesquisa não apenas fornece novas ideias para a utilização de alto valor do talco negro, mas também oferece soluções inovadoras para materiais cerâmicos usados em dispositivos comerciais de micro-ondas 5G.
5 Materiais de Atrito
Quando utilizado em materiais de atrito, gera um grande número de superfícies de contato secundárias, estabelecendo continuamente pontos de contato e reduzindo suas variações. Isso melhora significativamente a estabilidade do coeficiente de atrito.
Shang Xi e colegas estudaram o impacto disso como um estabilizador de coeficiente de atrito em materiais de atrito no desempenho geral das pastilhas de freio.
Eles projetaram um experimento ortogonal de dois níveis com três fatores (pó de coque, grafite artificial e talco preto) para avaliar o efeito de enchimentos antifricção no desempenho de atrito.
Os resultados indicam que, em altas temperaturas, a sinergia entre talco preto, pó de coque e grafite artificial aumenta, reduzindo efetivamente o desgaste. A taxa total de desgaste diminuiu de 2,49×10⁻⁷ cm³/(N·m) para 1,84×10⁻⁷ cm³/(N·m).
Entre estes, uma mistura de pó de coque 6 wt.%, grafite artificial 9 wt.% e talco preto 7 wt.% apresentou a melhor estabilidade do coeficiente de atrito.
6 Materiais Antibacterianos
Minerais ativados por ácido são usados como transportadores funcionais de cátions para implantar íons metálicos antibacterianos, como Ag, Cu²⁺ e Zn²⁺. Os íons ativos são retidos de forma estável nos minerais e exercem efeitos antibacterianos e bactericidas, liberando-os de forma lenta e segura.
Com base na estrutura em camadas estável, boa biocompatibilidade e propriedades antibacterianas do talco preto (Talco) calcinado a 700 °C, Meng Yuhang e colegas prepararam um novo material antibacteriano, talco preto ZnO/Talco, por meio de precipitação in situ em um sistema de solução.
Os resultados experimentais antibacterianos mostraram que, quando a concentração de Z/T-30 foi de 1 mg/mL, sua taxa antibacteriana se aproximou de 100%, valor muito inferior aos 5 mg/mL exigidos no documento GB/T21510-2008 “Métodos de Teste para Propriedades Antibacterianas de Materiais Nanoinorgânicos”. Quando a concentração de Z/T-30 foi de 2 mg/mL, a taxa de sobrevivência das células L929 foi de 84%, ainda superior ao limite de 75%, e não houve citotoxicidade significativa. Além disso, em comparação com o Talco, o Z/T-30 lixiviou menos Mg²⁺, o que ajuda a aprimorar as propriedades antibacterianas de amplo espectro do material. Portanto, o Z/T-30 exibe excelente atividade antibacteriana e boa biocompatibilidade, tornando-se um material antibacteriano inorgânico promissor.
7 Medicina
A composição química do talco preto é baixa em toxicidade e sua estrutura mineral semelhante à argila proporciona efeitos hemostáticos, antifissuras e adsorção. Ele pode absorver eficazmente gordura, substâncias corrompidas pelo corpo humano e matéria orgânica, desempenhando um papel na hemostasia, esterilização e ação antibacteriana. Também pode ser usado como aditivo para medicamentos.
8 Enchimento
O talco preto é utilizado na produção de cerâmicas de uso diário. Ele ajuda a obter densidade uniforme, superfícies lisas e bom brilho após a calcinação. A cerâmica pode apresentar cores diferentes dependendo da proporção dos vários componentes.
9 Plástico
Adicionar talco preto aos plásticos melhora a resistência química, a resistência ao calor, a estabilidade, a firmeza, a resistência à tração, a resistência à fluência e o isolamento elétrico.
10 Borracha
Na borracha, o pó de talco preto reduz a plasticidade, a adesão e melhora a lisura da superfície. É comumente usado em produtos de borracha resistentes ao calor, ácidos, álcalis e isolantes.
Por exemplo, substituir parte do negro de fumo em pneus de automóveis por talco preto pode aumentar a resistência da borracha ao calor.
11 Revestimento
Em revestimentos, a adição de pó de talco preto pode reduzir os custos de fabricação, ao mesmo tempo em que aumenta a resistência ao cisalhamento, a resistência à pressão e a resistência à tração, além de reduzir a resistência à deformação, o alongamento e os coeficientes de expansão térmica.
12 Fabricação de papel
A aplicação do talco preto na indústria de fabricação de papel apresenta grande potencial. Por um lado, as minas de talco branco de alta qualidade estão diminuindo a cada ano, com cada vez menos minas atendendo aos requisitos de brancura para a fabricação de papel.
Embora o talco preto contenha matéria orgânica e carbono livre, o que lhe confere uma aparência preta ou cinza-escura, sua brancura após a calcinação pode atingir mais de 91%, ou até mesmo 97%. Isso o torna uma carga de alta qualidade que supera a brancura do talco branco. Por outro lado, a estrutura em flocos do talco preto, seu bom isolamento, sua resistência ao calor, sua adsorção e sua lubricidade conferem ao papel funcionalidade adicional. É geralmente usado como carga e agente de tratamento de resina na indústria papeleira.
Conclusão
A aplicação do talco preto não é um desenvolvimento recente; ele tem sido usado há muito tempo como enchimento para materiais cerâmicos, borracha, plásticos e revestimentos.
No entanto, o valor da aplicação do talco preto não se limita a essas áreas. Seu potencial em novas energias e novos materiais já foi reconhecido. Além disso, suas vastas reservas tornam o desenvolvimento de produtos de alto valor agregado mais alinhado às tendências do mercado e oferecem maior potencial de desenvolvimento.
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