【原创】这样改性硅灰石,高值又高效……


来源:中国粉体网   黑金

[导读]  广源化工、环球矿产如何改性硅灰石?

中国粉体网讯  硅灰石是一种呈纤维状解理的偏硅酸盐矿物,具有针状结构、白度较高、热膨胀系数低、化学稳定性与阻燃性能优良、电绝缘性高等一系列优良的物理化学性能,因此应用前景广阔。然而天然硅灰石具有亲水性,若要提高资源利用的高附加值,需要对其进行改性。




硅灰石粉体表面改性的意义


硅灰石特别是超细高长径比硅灰石广泛用作塑料、橡胶和纤维等有机高分子材料和复合材料以及油漆、涂料、胶粘剂等领域的颜、填料。而作为颜、填料的硅灰石本身是一种无机物,直接添加,虽然能降低有机高分子材料和复合材料的成本,增加其稳定性、刚性、阻燃性和绝缘性等,但由于与有机聚合物界面性质不同,相容性差,难以均匀分散;过多的添加往往容易导致材料的机械强度下降、易脆化等缺点。


因此,除了白度和粒度方面的要求外,还必须采用物理、化学或机械的方法对硅灰石表面进行包覆改性处理,改变其表面的物理化学性质,提高其与有机聚合物、树脂的相容性;改善其在有机聚合物及树脂中的分散性,以提高上述有机高分子材料、复合材料的机械强度以及油漆、涂料的光学性能和耐候性等。


硅灰石的表面改性方法


矿物粉体的表面改性方法有多种不同的分类,根据改性性质的不同分为物理方法,化学方法和包覆方法。根据具体工艺的差别,表面改性工艺主要有干法、湿法、复合法三种。综合改性作用的性质、手段和目的,分为包覆法、沉淀反应法、表面化学法、接枝法和机械力化学法。


目前硅灰石常用的改性方法有:无机沉淀反应改性法、机械力化学反应法、有机反应包覆法这几种。


无机沉淀反应改性法


这种方法是用化学反应将反应生成物在针状硅灰石表面形成一层层的改性层,通过改性层上面的功能结构单元来改善针状硅灰石的表面性质。这种方法简单易操作,能够用比较低的代价得到改性物质。


机械力化学反应法


这种是一种复合型的改善手段,即通过机械力的搅拌剪切作用先对硅灰石颗粒进行一个粉碎和颗粒化的操作,机械力的作用能够很好的将针状硅灰石的目数由几十增加到一千左右,使得硅灰石的均匀性和长径比得到比较明显的改善,然后使用化学改性的方法得到改性的硅灰石材料。这种改性手段能够有效减小改性成本,简化改性工艺,需要的工艺和机械条件比较简单,具有比较好的应用前景和市场价值。


有机反应包覆法


有机反应包覆法是利用有机化合物的功能基团在硅灰石表面进行反应,最终达到对硅灰石颗粒表面包覆并改善表面性质的手段。一般选用同时含有亲油基团和极性基团的偶联剂有机化合物作为改性剂。亲油基团能够提供硅灰石在复合填料时与聚合物増强相容性,极性基团能够让改性剂在硅灰石表面更稳定。


偶联剂的种类比较多,经常使用的包括硅烷偶联剂、硬脂酸、庚二酸、钛酸酯等。不同的偶联剂含有的改性功能基团对无机填料填充率和填充均匀度也会有比较明显的区别。在研究工作中,使用两种或多种不同种类的偶联剂能够在不同浓度和比例上对无机填料的性质进行比较明显的改善。


业内这样改性硅灰石


广源化工:一种改性超细硅灰石粉体及其制备方法和应用


近期,广源化工公开一种改性超细硅灰石粉体及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法,包括以下步骤:将纤维状硅灰石粉、预分散剂、醋酸乙烯溶液和聚乙烯醇溶液进行湿法研磨,得到混合料;将所述混合料和丙烯酰氧基硅烷改性剂混合进行改性,得到所述改性超细硅灰石粉体。所述制备方法制备得到的改性超细硅灰石粉体可以使非硫化丁基橡胶具有优异的耐候性和耐化学腐蚀性。


此外,广源化工今年2月还公开一种改性硅灰石及其制备方法和在氟橡胶中的应用。本发明提供的制备方法:将硅灰石浆料和复合硅烷偶联剂水解液混合,进行表面改性处理,得到改性硅灰石,所述复合硅烷偶联剂水解液由复合硅烷偶联剂在水和低碳醇的混合溶剂中水解得到,所述复合硅烷偶联剂包括乙氧基氨基硅烷偶联剂和γ(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷偶联剂,所述硅灰石浆料中硅灰石的质量百分比≤25%,所述复合硅烷偶联剂和所述硅灰石的质量比≥1.2%。本发明提供的制备方法改性硅灰石表面改性效果好,制备氟橡胶时补强性好,制备的氟橡胶具有出色的拉伸强度和断裂伸长率。




环球矿产:一种工厂改性硅灰石的方法


环球矿产核心业务是硅灰石矿物纤维的生产、加工和销售。发展至今,公司已成为中国北方最大的硅灰石出口基地,是中国硅灰石行业协会会长单位。其曾公开一种工厂改性硅灰石的方法:将800目的硅灰石加入到硬脂酸乙醇水溶液中,在密封下,改性反应得到改性硅灰石。本发明使用的硅灰石与硬脂酸成本均低,制备方法简单,对生产环境及设备要求不高,经表面改性处理后的硅灰石,在添加到高分子材料中不仅能改善加工工艺,还能显著提高制品力学性能,在工业生产中具有很高的经济价值。


小结


近年来,国内外硅灰石市场需求增长势头不减,价格逐步提高。硅灰石与节能环保、电子信息、生物、航空航天、军工以及新材料和新能源为主的高技术产业联系也日益紧密。对于硅灰石表面改性以及超细粒级硅灰石粉的研究需继续发力,以不断开拓硅灰石新的应用领域。


参考资料:

徐昊等.硅灰石表面有机改性及性能表征

陈晓龙等.硅灰石表面改性及其在天然橡胶中的应用

徐昊.硅灰石粉体表面改性及其机理研究

陈育良.微波辅助硅灰石粉体表面改性

吕品.丙烯酸涂料的制备和聚丙烯/硅灰石复合材料研究

粉体大数据研究、国家知识产权局等


(中国粉体网编辑整理/黑金)

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