Processus de modification du kaolin
Le kaolin, également connu sous le nom de pierre de porcelaine, est une sorte d’argile et de roche argileuse dominée par des minéraux argileux de kaolinite. Il appartient aux minéraux non métalliques et est un agrégat d’aluminosilicates contenant de l’eau composé de plusieurs minéraux. Le kaolin pur est blanc, fin, doux et doux, avec une bonne plasticité et résistance au feu et d’autres propriétés physiques et chimiques.
Les unités structurelles du kaolin sont empilées en couches, principalement sous forme de plaques, faciles à fissurer le long de la direction parallèle à la couche, et sont transformées en poudre ultrafine. Le kaolin existe sous forme d’écailles dans la nature.
Étant donné que le kaolin est sujet à l’agglomération lorsque sa surface spécifique et son énergie de surface sont trop élevées, il ne peut pas être uniformément dispersé lorsqu’il est rempli de matériaux polymères organiques tels que le caoutchouc et le plastique, ce qui n’est pas propice à l’amélioration des performances du produit. Par conséquent, la modification de surface du kaolin est nécessaire pour réduire son énergie de surface. Après modification de surface, la poudre de kaolin peut avoir les effets d’être hydrophobe, de réduire l’énergie de surface, d’améliorer sa dispersion et sa compatibilité avec les matériaux composites à base de polymère.
Les propriétés physiques du kaolin avant et après modification
| Kaolin | Volume poreux/mL·g-1 | Surface spécifique/m2.g-1 |
| Matière première | 0.08 | 9 |
| Modification acide | 0.30 | 111 |
| Modification alcaline | 0.27 | 146 |
La modification de surface du kaolin utilise souvent des méthodes de modification chimique de surface, des modificateurs sont donc ajoutés.
| Types de modificateurs | Principe |
| Un agent de couplage silane | C’est le modificateur de surface le plus couramment utilisé et le plus efficace pour les charges de kaolin. Généralement, de la poudre de kaolin et un agent de couplage silane configuré sont ajoutés au modificateur pour le traitement de revêtement de surface. |
| Agent de couplage silane + huile de silicone | En plus de l’agent de couplage au silane, ajoutez 1 à 3 % d’huile de silicone pour la modification de surface. Non seulement les propriétés mécaniques et physiques du câble sont améliorées, mais également l’isolation électrique et les propriétés hydrophobes du câble sont améliorées ou améliorées, et l’isolation électrique dans un environnement humide ou froid est considérablement améliorée. |
| Acide organique insaturé | Le kaolin aminé traité avec de l’acide oxalique, de l’acide sébacique, de l’acide dicarboxylique, etc. peut être utilisé comme charge pour le nylon 66 et similaires. |
| Tensioactif cationique | Ses groupes polaires agissent à la surface des particules de kaolin par adsorption chimique et adsorption physique pour améliorer l’hydrophobie de surface du kaolin. |
| Modificateur inorganique | En utilisant la réaction de précipitation en surface du dioxyde de titane et de la poudre de kaolin dans une solution aqueuse, le lavage, la filtration et le séchage du précipité permettent d’obtenir du kaolin recouvert de dioxyde de titane sur la surface. |
Le processus de modification de surface du kaolin comporte généralement trois méthodes : la méthode humide, la méthode sèche et la méthode semi-sèche.
- Mouiller
Le processus humide nécessite des processus de réduction en pâte, de déshydratation et de séchage, et le processus est plus compliqué, en particulier la filtration par déshydratation. Si la taille des particules est inférieure à 1250 mesh, ce sera extrêmement difficile et compliqué.
- Méthode sèche
Le processus de modification à sec nécessite une technologie et un équipement relativement avancés. Le processus élimine complètement le lien de déshydratation et de séchage, et le processus est simple.
- À moitié sec
Tout en remuant la poudre dans le mélangeur, ajoutez une quantité appropriée de modificateur d’eau et d’additifs à mélanger. Après chauffage à une certaine température et durée, le produit sera dans un état visqueux, puis légèrement séché pour obtenir un produit modifié. Le processus omet le processus de déshydratation et a une efficacité de production plus élevée.
Méthodes de modification couramment utilisées du kaolin
| Méthode | Principe |
| Modification calcinée | Le processus de calcination du kaolin élimine l’eau structurelle, l’eau cristalline, le carbone et d’autres substances volatiles, et devient métakaolinite. Le kaolin calciné présente les caractéristiques d’une blancheur élevée, d’une faible densité apparente, d’une surface spécifique et d’un volume de pores importants, d’une bonne absorption d’huile, d’une bonne résistance au revêtement et à l’abrasion, ainsi que d’une isolation et d’une stabilité thermique élevées. |
| Modification de l’agent de couplage | Il convient au système de matériaux composites de divers polymères organiques et charges inorganiques. La surface du kaolin peut interagir avec l’agent de couplage, et la compatibilité du kaolin modifié par l’agent de couplage avec la phase organique est améliorée. |
| Modification de polymère organique | En utilisant des tensioactifs modifiés, des agents de séparation polymères, des dispersants organiques à petites molécules, etc., peuvent être adsorbés sur la surface du kaolin, modifiant ainsi l’état de charge de la surface du kaolin. |
| Modification du revêtement de surface | Par adsorption physique ou adsorption chimique, une substance organique ou inorganique est appliquée sur la surface du kaolin pour obtenir l’effet de modification de surface. |
| Modification de l’intercalation | La modification de l’intercalation consiste à intercaler de petites molécules polaires entre les couches de kaolin pour augmenter l’espacement intercouche et changer l’hydrophilie entre les couches en matériaux composites lipophiles de kaolin. |
- Modification calcinée
| Température | Caractéristiques | Application |
| Calcination à basse température (600℃-1000℃) | Son produit kaolin est très actif | Il est utilisé pour synthétiser des tamis moléculaires, l’industrie chimique du sel d’aluminium, des matériaux fonctionnels en plastique et en caoutchouc. |
| Calcination à température moyenne (1000℃-1200℃) | Son produit kaolin a une blancheur élevée et une bonne opacité | Utilisé dans l’industrie de la fabrication du papier et du revêtement pour remplacer le dioxyde de titane en tant que pigment structurel. |
| Calcination à haute température (au-dessus de 1200℃) | Utilisé dans la production de sable de coulée dense à grains de mullite, de matériaux réfractaires de haute qualité et de céramiques spéciales, etc. |
Dans le processus de modification par calcination, la réaction est effectuée à une certaine température et le degré d’activation de surface est différent pour différents temps de réaction.
| Temps | 1 minute | 2 minutes | 3 minutes | 5 minutes |
| Degré d’activation | 83.6 | 90.2 | 95.8 | 98.6 |
- Modification du revêtement de surface
Grâce au revêtement de surface, la stabilité de la structure du matériau peut être améliorée, l’activité du catalyseur peut être augmentée, l’agglomération de la poudre peut être empêchée et les caractéristiques de dispersion et la fluidité de la poudre peuvent être améliorées.
Les principaux facteurs affectant la modification du revêtement de surface sont les suivants :
Les propriétés du kaolin : La surface spécifique du kaolin détermine la quantité de modification de surface. Plus la surface spécifique est grande, plus le dosage requis est important.
Les propriétés du modificateur : Du point de vue de la dispersion, l’adsorption de substances non ioniques à la surface du kaolin est relativement importante, mais l’effet n’est pas idéal ; bien que l’adsorption de substances chargées négativement ne soit pas importante, la dispersion est bonne.
Conditions de réaction : Sous différentes températures et valeurs de pH, la quantité d’adsorption des ions de revêtement sur la surface de la poudre est différente, ce qui affectera également les résultats de la modification de la surface.
- Modification de l’intercalation
Les méthodes d’intercalation au kaolin comprennent la méthode mécanochimique, la méthode d’intercalation par micro-ondes, la méthode d’intercalation liquide et la méthode d’intercalation par ultrasons.
Les nanomatériaux d’intercalation de kaolin ont de meilleures propriétés de plasticité, de blancheur, de dispersibilité facile et d’adsorption, et peuvent conférer aux matériaux des propriétés optiques, électriques et magnétiques, et élargir la gamme d’applications de l’argile kaolinique. La méthode d’intercalation est actuellement la technologie la plus prometteuse et la plus efficace pour préparer le nano-kaolin. Les additifs chimiques couramment utilisés comprennent : l’acétate de potassium, le diméthylsulfoxyde, l’urée, le formamide, l’hydrate d’hydrazine et ses extensions, etc.
Le kaolin lui-même est un minéral non métallique très polyvalent et important, qui est largement utilisé dans plus d’une douzaine d’industries telles que le pétrole, les plastiques, les revêtements, les matériaux réfractaires, la céramique et la fabrication du papier.
- Application de Kaolin modifié dans les revêtements
Le kaolin est ajouté à la peinture blanche ou à la peinture en quantité appropriée pour rehausser la brillance et améliorer son pouvoir couvrant.
- Application de kaolin modifié dans les plastiques
L’application de kaolin calciné modifié dans les produits en plastique peut rendre la surface lisse, améliorer sa précision dimensionnelle, sa température de déformation, sa résistance aux chocs, sa résistance chimique, etc., augmenter la quantité de remplissage et réduire les coûts.
- Application de kaolin modifié dans le caoutchouc
L’ajout de poudre de kaolin modifié au caoutchouc peut améliorer les propriétés physiques et chimiques du produit, réduire considérablement le coût, améliorer le niveau du produit et augmenter les avantages économiques.
Source de l’article : China Powder Network