PDF《沉积型煅烧高岭土表面改性与应用研究 3》

2 表面改性煅烧高岭土样品制备 沉积型高岭土由于其特殊的成因条件 ,常含一 些有机质 ,致使矿石呈灰色或黑色 ,这是影响沉积型 高岭土自然白度的主要原因.通过煅烧 ,可释放有 ―

0 2 ― 第27 卷第

2 期2004 年3月非金属矿 Non2Metallic Mines Vol.

27 No.

2 Mar. ,2004 ? 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 机质 ,提高产品白度 ;

影响沉积型高岭土自然白度的 其它原因是 :矿石中铁、 钛等染色物质的赋存 ,在煅 烧过程中添加助剂 ,改变煅烧反应气氛 ,使铁、 钛等 染色物质挥发或转变为新的无色相物质. 郑州矿产综合利用研究所从 七五 开始就对我 国沉积型高岭土矿的综合利用进行了深入研究 ,研 究的范围涉及河南、 山西、 陕西、 辽宁、 山东、 江苏、 内 蒙古、 新疆和广西等省与自治区的约三十个矿区. 研究的目的主要以提高产品的白度和细度为主 ,即 双

90 :白度大于

90 %、 -

2 μm 含量大于

90 % ,以 满足油漆涂料、 造纸涂料刮刀涂布的要求. 试验样品的制备工艺流程 ,见图 2. 图2表面改性煅烧高岭土原料制备工艺流程图 产品粒度分析结果:D10 , 0.

53 μm ;

D50 ,

1143 μm ;

D90 ,

5146 μm ;

S MD ,

1111 μm ;

V MD ,

2133 μm.S MD , 按颗粒面积统计的平均粒径;

V MD ,按颗粒体积统计的平均粒径.德国 Sympa2 tec 公司 Helos/ BF 型仪器测定.

3 煅烧高岭土表面改性 3.

1 偶联剂选择 高岭土煅烧前后 ,其表面官能团 和活性反应点已发生变化.煅烧前表面官能团和反 应活性点主要为羟基 ,其表面改性机理主要是通过 高岭石表面的羟基与偶联剂分子的水解基团形成氢 键缩合.煅烧后高岭石表面官能团和活性反应点则 主要为 Si - O、 Al - O 和吸附水的 - OH 键 ,因此应 选择易与它们形成化学配位的偶联剂. 用于煅烧高岭土表面改性的偶联剂 ,根据应用 目的 ,一般选择硅烷类偶联剂为主 ,可复配其它有协 同作用的偶联剂或助剂.试验采用的是丙烯酰氧基 ( KH - 570) 硅烷偶联剂 ,稀释剂为乙醇 ,协同采用的 表活剂为脂肪酸 CH3 (CH) nCOOH( n =

14 或16) . 3.

2 硅烷偶联剂的作用机理 3. 2.

1 硅烷偶联剂分子结构 :硅烷分子由 Y R Si (OR)

3 等部分组成. 各部分的作用为 :有机官能团部分和树脂、 橡胶 等聚合物反应形成化学键 ;

亚烷基将有机官能团部 分和硅酯基部分连接起来 ;

硅酯基与水起水解反应 后形成硅醇基 ,硅醇基与无机填料的表面化合物反 应形成化学键. 3. 2.

2 硅烷偶联剂的反应形式 :在用硅烷偶联剂进 行矿物表面改性时 ,其反应过程通常按以下三个步 骤进行.第一步为聚合反应 :聚合物单体 + Y - R - Si - (OR)

3 聚合物 - R - Si - (OR)

3 ;

第二步为 水解反应 :聚合物 - R - Si - (OR)

3 + H2O 聚合 物-R-Si - (OH)

3 + ROH ;

第三步为与无机填料的 反应 :聚合物 - R - Si - (OH)

3 + 无机填料 聚合 物-R-Si - O - 无机填料. 3.

3 硅烷偶联剂使用 在用硅烷偶联剂进行矿物 表面改性时 ,首先将硅烷偶联剂溶解在

90 %醇 (乙 醇、 甲醇或乙丙醇) 和10 %水配成的溶液中 ,根据矿 物填料的颗粒粒径确定硅烷偶联剂的用量. 硅烷偶联剂的用量 ( %) 和颗粒粒径 ( μm) 的关 系:>

1.

50 , <

1.

00 ;