Proceso de modificación del caolín
El caolín, también conocido como piedra de porcelana, es un tipo de arcilla y roca arcillosa dominada por minerales de arcilla caolinita. Pertenece a los minerales no metálicos y es un agregado de aluminosilicatos que contienen agua y están compuestos por múltiples minerales. El caolín puro es blanco, fino, blando y blando, con buena plasticidad y resistencia al fuego y otras propiedades físicas y químicas.
Las unidades estructurales de caolín se apilan en capas, principalmente en forma de placas, que son fáciles de romper a lo largo de la dirección paralela a la capa y se procesan en polvo ultrafino. El caolín existe en forma de escamas en la naturaleza.
Debido a que el caolín es propenso a la aglomeración cuando su área superficial específica y su energía superficial son demasiado altas, no puede dispersarse uniformemente cuando se llena con materiales poliméricos orgánicos como caucho y plástico, lo que no favorece la mejora del rendimiento del producto. Por lo tanto, es necesaria la modificación de la superficie del caolín para reducir su energía superficial. Después de la modificación de la superficie, el polvo de caolín puede lograr los efectos de ser hidrófobo, reduciendo la energía de la superficie, mejorando su dispersión y compatibilidad con materiales compuestos a base de polímeros.
Las propiedades físicas del caolín antes y después de la modificación.
| Caolín | Volumen de poros/mL·g-1 | Superficie específica/m2.g-1 |
| Materia prima | 0.08 | 9 |
| Modificación ácida | 0.30 | 111 |
| Modificación alcalina | 0.27 | 146 |
La modificación de la superficie del caolín a menudo utiliza métodos de modificación química de la superficie, por lo que se agregan modificadores.
| Tipos de modificadores | principio |
| Un agente de acoplamiento de silano | Es el modificador de superficie más utilizado y más eficaz para los rellenos de caolín. Generalmente, se añaden polvo de caolín y un agente de acoplamiento de silano configurado al modificador para el tratamiento de revestimiento de la superficie. |
| Agente de acoplamiento de silano + aceite de silicona | Además del agente de acoplamiento de silano, agregue 1-3% de aceite de silicona para modificar la superficie. No solo se mejoran las propiedades mecánicas y físicas del cable, sino que también se mejoran o mejoran el aislamiento eléctrico y las propiedades hidrofóbicas del cable, y se mejora significativamente el aislamiento eléctrico en un ambiente húmedo o frío. |
| Ácido orgánico insaturado | El caolín aminado tratado con ácido oxálico, ácido sebácico, ácido dicarboxílico, etc. se puede utilizar como carga para nailon 66 y similares. |
| Tensioactivo catiónico | Sus grupos polares actúan sobre la superficie de las partículas de caolín mediante adsorción química y adsorción física para mejorar la hidrofobicidad superficial del caolín. |
| Modificador inorgánico | Usando la reacción de precipitación superficial de dióxido de titanio y polvo de caolín en una solución acuosa, lavando, filtrando y secando el precipitado se puede obtener caolín recubierto con dióxido de titanio en la superficie. |
El proceso de modificación de la superficie del caolín generalmente tiene tres métodos: método húmedo, método seco y método semiseco.
- Mojado
El proceso húmedo requiere procesos de despulpado, deshidratación y secado, y el proceso es más complicado, especialmente la filtración por deshidratación. Si el tamaño de partícula es inferior a la malla 1250, será extremadamente difícil y complicado.
- Método seco
El proceso de modificación en seco requiere tecnología y equipos relativamente altos. El proceso elimina completamente el vínculo de deshidratación y secado, y el proceso es simple.
- Semi seco
Mientras agita el polvo en el mezclador, agregue una cantidad adecuada de modificador de agua y aditivos para mezclar. Después de calentar a una cierta temperatura y tiempo, el producto estará en un estado viscoso y luego se secará ligeramente para obtener un producto modificado. El proceso omite el proceso de deshidratación y tiene una mayor eficiencia de producción.
Métodos de modificación de caolín de uso común
| Método | Principio |
| Modificación calcinada | El proceso de calcinación del caolín elimina el agua estructural, el agua cristalina, el carbono y otras sustancias volátiles y se convierte en metacaolinita. El caolín calcinado tiene las características de alta blancura, pequeña densidad aparente, gran área de superficie específica y volumen de poros, buena absorción de aceite, resistencia a la abrasión y al recubrimiento, y alto aislamiento y estabilidad térmica. |
| Modificación del agente de acoplamiento | Es adecuado para el sistema de material compuesto de varios polímeros orgánicos y cargas inorgánicas. La superficie del caolín puede interactuar con el agente de acoplamiento y se mejora la compatibilidad del caolín modificado por el agente de acoplamiento con la fase orgánica. |
| Modificación de polímeros orgánicos | Utilizando tensioactivos modificados, agentes separadores de polímeros, dispersantes orgánicos de moléculas pequeñas, etc., se pueden adsorber en la superficie del caolín, cambiando así el estado de carga de la superficie del caolín. |
| Modificación de revestimiento de superficie | Mediante adsorción física o adsorción química, se recubre la superficie del caolín con una sustancia orgánica o inorgánica para lograr el efecto de modificación de la superficie. |
| Modificación de intercalación | La modificación de intercalación consiste en intercalar pequeñas moléculas polares entre capas de caolín para aumentar el espaciado entre capas y cambiar la hidrofilia entre las capas a materiales compuestos de caolín lipofílico. |
- Modificación calcinada
| Temperatura | Características | Solicitud |
| Calcinación a baja temperatura (600 ℃ -1000 ℃) | Su producto de caolín es muy activo. | Se utiliza para sintetizar tamices moleculares, industria química de sal de aluminio, materiales funcionales de plástico y caucho. |
| Calcinación a temperatura media (1000 ℃ -1200 ℃) | Su producto de caolín tiene alta blancura y buena opacidad. | Se utiliza en la industria de la fabricación de papel y recubrimientos para reemplazar el dióxido de titanio como pigmento estructural. |
| Calcinación a alta temperatura (por encima de 1200 ℃) | Se utiliza en la producción de arena de colada densa de grano de mullita, materiales refractarios de alta calidad y cerámicas especiales, etc. |
En el proceso de modificación por calcinación, la reacción se lleva a cabo a una determinada temperatura y el grado de activación de la superficie es diferente para los diferentes tiempos de reacción.
| Tiempo | 1 minuto | 2 minutos | 3 minutos | 5 minutos |
| Grado de activación | 83.6 | 90.2 | 95.8 | 98.6 |
- Modificación de revestimiento de superficie
Mediante el revestimiento de la superficie, se puede mejorar la estabilidad de la estructura del material, se puede aumentar la actividad del catalizador, se puede prevenir la aglomeración del polvo y se pueden mejorar las características de dispersión y la fluidez del polvo.
Los principales factores que afectan la modificación del revestimiento superficial son los siguientes:
Las propiedades del caolín: el área de superficie específica del caolín determina la cantidad de modificación de la superficie. Cuanto mayor sea la superficie específica, mayor será la dosis requerida.
Las propiedades del modificador: desde la perspectiva de la dispersión, la adsorción de sustancias no iónicas en la superficie del caolín es relativamente grande, pero el efecto no es ideal; aunque la adsorción de sustancias con carga negativa no es mucha, la dispersión es buena.
Condiciones de reacción: bajo diferentes temperaturas y valores de pH, la cantidad de adsorción de iones de recubrimiento en la superficie del polvo es diferente, lo que también afectará los resultados de la modificación de la superficie.
- Modificación de intercalación
Los métodos de intercalación de caolín incluyen el método mecanoquímico, el método de intercalación de microondas, el método de intercalación de líquidos y el método de intercalación ultrasónica.
Los nanomateriales de intercalación de caolín tienen mejores propiedades de plasticidad, blancura, fácil dispersión y adsorción, y pueden dar a los materiales propiedades ópticas, eléctricas y magnéticas, y ampliar el rango de aplicación de la arcilla de caolín. El método de intercalación es actualmente la tecnología más prometedora y eficaz para preparar nanocaolín. Los aditivos químicos de uso común incluyen: acetato de potasio, dimetilsulfóxido, urea, formamida, hidrato de hidracina y sus extensiones, etc.
El caolín en sí es un mineral no metálico muy versátil e importante, que se usa ampliamente en más de una docena de industrias como la del petróleo, plásticos, revestimientos, materiales refractarios, cerámica y fabricación de papel.
- Aplicación de caolín modificado en recubrimientos
El caolín se agrega a la pintura blanca o pintura en una cantidad adecuada para realzar el brillo y mejorar su capacidad de cobertura.
- Aplicación de caolín modificado en plásticos
La aplicación de caolín calcinado modificado en productos plásticos puede suavizar la superficie, mejorar su precisión dimensional, temperatura de deformación, resistencia al impacto, resistencia química, etc., y aumentar la cantidad de relleno y reducir el costo.
- Aplicación de caolín modificado en caucho
Agregar polvo de caolín modificado al caucho puede mejorar las propiedades físicas y químicas del producto, reducir en gran medida el costo, mejorar el nivel del producto y aumentar los beneficios económicos.
Fuente del artículo: China Powder Network