Proses modifikasi kaolin
Kaolin, juga dikenal sebagai batu porselen, adalah sejenis tanah liat dan batuan lempung yang didominasi oleh mineral lempung kaolinit. Itu milik mineral non-logam dan merupakan agregat aluminosilikat yang mengandung air yang terdiri dari beberapa mineral. Kaolin murni berwarna putih, halus, lembut dan lunak, dengan plastisitas dan ketahanan api yang baik serta sifat fisik dan kimia lainnya.
Unit struktural kaolin ditumpuk berlapis-lapis, terutama dalam bentuk pelat, yang mudah retak sepanjang arah sejajar dengan lapisan, dan diproses menjadi bubuk ultra-halus. Kaolin ada dalam bentuk sisik di alam.
Karena kaolin rentan terhadap aglomerasi ketika luas permukaan spesifik dan energi permukaannya terlalu tinggi, kaolin tidak dapat terdispersi secara merata ketika diisi dengan bahan polimer organik seperti karet dan plastik, yang tidak kondusif untuk peningkatan kinerja produk. Oleh karena itu, modifikasi permukaan kaolin diperlukan untuk mengurangi energi permukaannya. Setelah modifikasi permukaan, bubuk kaolin dapat mencapai efek hidrofobik, mengurangi energi permukaan, meningkatkan dispersi dan kompatibilitasnya dengan bahan komposit berbasis polimer.
Sifat fisik kaolin sebelum dan sesudah modifikasi
| Kaolin | Volume pori/mL·g-1 | Luas permukaan spesifik/m2.g-1 |
| Bahan baku | 0.08 | 9 |
| Modifikasi asam | 0.30 | 111 |
| Modifikasi alkali | 0.27 | 146 |
Modifikasi permukaan kaolin sering menggunakan metode modifikasi kimia permukaan, sehingga pengubah ditambahkan.
| Jenis pengubah | Prinsip |
| Agen kopling silan | Ini adalah pengubah permukaan yang paling umum digunakan dan paling efektif untuk pengisi kaolin. Umumnya, bubuk kaolin dan zat penghubung silan yang dikonfigurasi ditambahkan ke pengubah untuk perawatan pelapisan permukaan. |
| Agen kopling silan + minyak silikon | Selain agen kopling silan, tambahkan minyak silikon 1-3% untuk modifikasi permukaan. Tidak hanya sifat mekanik dan fisik kabel yang ditingkatkan, tetapi juga insulasi listrik dan sifat hidrofobik kabel ditingkatkan atau ditingkatkan, dan insulasi listrik di lingkungan yang lembab atau dingin meningkat secara signifikan. |
| Asam organik tak jenuh | Kaolin diaminasi yang diolah dengan asam oksalat, asam sebasat, asam dikarboksil, dll. dapat digunakan sebagai pengisi untuk nilon 66 dan sejenisnya. |
| Surfaktan kationik | Gugus polarnya bekerja pada permukaan partikel kaolin melalui adsorpsi kimia dan adsorpsi fisik untuk meningkatkan hidrofobisitas permukaan kaolin. |
| Pengubah anorganik | Menggunakan reaksi pengendapan permukaan titanium dioksida dan bubuk kaolin dalam larutan berair, mencuci, menyaring dan mengeringkan endapan dapat memperoleh kaolin dilapisi dengan titanium dioksida di permukaan. |
Proses modifikasi permukaan kaolin umumnya memiliki tiga metode yaitu metode basah, metode kering dan metode semi kering.
- Basah
Proses basah membutuhkan proses pulping, dehidrasi, dan pengeringan, dan prosesnya lebih rumit, terutama filtrasi dehidrasi. Jika ukuran partikel kurang dari 1250 mesh, akan sangat sulit dan rumit.
- Metode kering
Proses modifikasi kering membutuhkan teknologi dan peralatan yang relatif tinggi. Prosesnya benar-benar menghilangkan tautan dehidrasi dan pengeringan, dan prosesnya sederhana.
- Semi kering
Sambil mengaduk bubuk dalam mixer, tambahkan pengubah air dan aditif dalam jumlah yang sesuai untuk dicampur. Setelah dipanaskan hingga suhu dan waktu tertentu, produk akan berada dalam keadaan kental, dan kemudian sedikit dikeringkan untuk mendapatkan produk yang dimodifikasi. Proses menghilangkan proses dehidrasi dan memiliki efisiensi produksi yang lebih tinggi.
Metode modifikasi kaolin yang umum digunakan
| metode | Prinsip |
| Modifikasi terkalsinasi | Proses kalsinasi kaolin menghilangkan air struktural, air kristal, karbon dan zat volatil lainnya, dan menjadi metakaolinit. Kaolin yang dikalsinasi memiliki karakteristik keputihan yang tinggi, densitas curah yang kecil, luas permukaan spesifik yang besar dan volume pori, penyerapan minyak yang baik, ketahanan penutup dan abrasi, serta insulasi dan stabilitas termal yang tinggi. |
| Modifikasi agen kopling | Sangat cocok untuk sistem material komposit berbagai polimer organik dan pengisi anorganik. Permukaan kaolin dapat berinteraksi dengan zat penghubung, dan kompatibilitas kaolin yang dimodifikasi oleh zat penghubung dengan fase organik ditingkatkan. |
| Modifikasi polimer organik | Memanfaatkan surfaktan yang dimodifikasi, zat pemisah polimer, dispersan molekul kecil organik, dll., dapat diadsorpsi pada permukaan kaolin, sehingga mengubah status pengisian permukaan kaolin. |
| Modifikasi pelapisan permukaan | Melalui adsorpsi fisik atau adsorpsi kimia, zat organik atau anorganik dilapisi pada permukaan kaolin untuk mencapai efek modifikasi permukaan. |
| Modifikasi interkalasi | Modifikasi interkalasi adalah interkalasi molekul polar kecil antar lapisan kaolin untuk meningkatkan jarak antar lapisan dan mengubah hidrofilisitas antar lapisan menjadi bahan komposit kaolin lipofilik. |
- Modifikasi terkalsinasi
| Suhu | Fitur | Aplikasi |
| Kalsinasi suhu rendah (600℃-1000℃) | Produk kaolinnya sangat aktif | Ini digunakan untuk mensintesis saringan molekuler, industri kimia garam aluminium, bahan fungsional plastik dan karet. |
| Kalsinasi suhu menengah (1000℃-1200℃) | Produk kaolinnya memiliki tingkat keputihan yang tinggi dan opacity yang baik | Digunakan dalam industri pembuatan kertas dan pelapisan untuk menggantikan titanium dioksida sebagai pigmen struktural. |
| Kalsinasi suhu tinggi (di atas 1200℃ ) | Digunakan dalam produksi pasir pengecoran padat berbutir mullite, bahan tahan api bermutu tinggi dan keramik khusus, dll. |
Dalam proses modifikasi kalsinasi, reaksi dilakukan pada suhu tertentu, dan tingkat aktivasi permukaan berbeda untuk waktu reaksi yang berbeda.
| Waktu | 1 menit | 2 menit | 3 menit | 5 menit |
| Tingkat aktivasi | 83.6 | 90.2 | 95.8 | 98.6 |
- Modifikasi pelapisan permukaan
Melalui pelapisan permukaan, stabilitas struktur material dapat ditingkatkan, aktivitas katalis dapat ditingkatkan, aglomerasi bubuk dapat dicegah, dan karakteristik dispersi dan fluiditas bubuk dapat ditingkatkan.
Faktor utama yang mempengaruhi modifikasi pelapisan permukaan adalah sebagai berikut:
Sifat-sifat kaolin: Luas permukaan spesifik kaolin menentukan jumlah modifikasi permukaan. Semakin besar luas permukaan spesifik, semakin banyak dosis yang dibutuhkan.
Sifat-sifat modifier: Dari perspektif dispersi, adsorpsi zat non-ionik pada permukaan kaolin relatif besar, tetapi efeknya tidak ideal; meskipun adsorpsi zat bermuatan negatif tidak banyak, dispersinya baik.
Kondisi reaksi: Di bawah suhu dan nilai pH yang berbeda, jumlah adsorpsi ion pelapis pada permukaan bubuk berbeda, yang juga akan mempengaruhi hasil modifikasi permukaan.
- Modifikasi interkalasi
Metode interkalasi kaolin meliputi metode mekanokimia, metode interkalasi gelombang mikro, metode interkalasi cair, dan metode interkalasi ultrasonik.
Bahan nano interkalasi kaolin memiliki sifat plastisitas, keputihan, dispersibilitas yang lebih baik, dan sifat adsorpsi yang lebih baik, dan dapat memberikan sifat optik, listrik dan magnet pada bahan, dan memperluas jangkauan aplikasi tanah liat kaolin. Metode interkalasi saat ini merupakan teknologi yang paling menjanjikan dan efektif untuk pembuatan nano-kaolin. Bahan tambahan kimia yang umum digunakan meliputi: kalium asetat, dimetil sulfoksida, urea, formamida, hidrazin hidrat dan ekstensinya, dll.
Kaolin sendiri adalah mineral non-logam yang sangat serbaguna dan penting, yang banyak digunakan di lebih dari selusin industri seperti minyak bumi, plastik, pelapis, bahan tahan api, keramik, dan pembuatan kertas.
- Penerapan Kaolin yang Dimodifikasi dalam Pelapis
Kaolin ditambahkan ke cat putih atau cat dalam jumlah yang sesuai untuk meningkatkan kilap dan meningkatkan kemampuan menutupinya.
- Aplikasi kaolin termodifikasi dalam plastik
Penerapan kaolin terkalsinasi yang dimodifikasi dalam produk plastik dapat membuat permukaan menjadi halus, meningkatkan akurasi dimensi, suhu deformasi, kekuatan benturan, ketahanan kimia, dll., dan meningkatkan jumlah pengisian dan mengurangi biaya.
- Aplikasi kaolin termodifikasi dalam karet
Menambahkan bubuk kaolin yang dimodifikasi ke karet dapat meningkatkan sifat fisik dan kimia produk, sangat mengurangi biaya, meningkatkan tingkat produk, dan meningkatkan manfaat ekonomi.
Sumber artikel: Jaringan Bubuk China