활석의 표면 개질(활성화) 및 플라스틱 및 코팅에의 응용
활석은 화학식이 3MgO·4SiO2·H2O인 수화된 규산염입니다. 결정 모양은 플레이크, 잎, 바늘 및 블록일 수 있습니다.
순수한 활석의 구조는 두 층의 실리카 사이에 브루사이트(수산화 마그네슘, MgO·H2O) 층이 샌드위치되어 있으며, 층이 서로 위에 쌓이고 인접한 활석 층이 약한 반데르발스 힘으로 결합되어 있습니다. 전단력이 가해지면 층이 서로 쉽게 미끄러질 수 있습니다.
활석은 대부분의 화학 시약에 불활성이며, 산과 접촉해도 분해되지 않으며, 전기의 전도도가 낮고, 열 전도도가 낮고 열 충격 저항성이 높으며, 900°C로 가열해도 분해되지 않습니다.
활석의 이러한 뛰어난 특성은 활석을 좋은 필러로 만들고 플라스틱 및 코팅 분야에서 널리 사용되지만, 활석의 친수성 표면은 일부 소수성 분야에서의 적용을 제한합니다. 성능을 더욱 개선하고 적용 분야를 확장하기 위해서는 표면 개질이 필요합니다.
1. 활석의 표면 개질 방법 및 일반적으로 사용되는 개질제
(1) 활석의 일반적으로 사용되는 표면 개질제
활석을 폴리머와 더 잘 결합시키기 위해 현재 개질에 사용되는 두 가지 주요 개질제가 있습니다.
결합제: 주로 티타네이트, 알루미네이트, 실란 및 스테아르산. 티타네이트가 더 일반적으로 사용됩니다. 분자 구조는 R´-O-Ti-(O-X-R-Y)n이며, 여기서 R´O-는 필러 표면의 화학 구조와 반응할 수 있고, R은 지방 또는 방향족 구조를 가진 장쇄 얽힌 그룹으로, 폴리머와 필러 간의 호환성을 개선할 수 있으며, Y는 폴리머 충전 시스템에서 가교 또는 결합할 수 있는 활성 반응성 그룹입니다.
계면활성제: 주로 소듐 도데실벤젠 설포네이트, 소듐 도데실 설포네이트, 도데실트리메틸암모늄 브로마이드, 도데실트리메틸암모늄 클로라이드, 소듐 올레핀 설포네이트 등은 폴리머와 필러 사이의 상용성을 개선하는 데 커플링제와 동일한 효과를 갖지만 필러 표면에 결합하는 메커니즘은 커플링제와 다릅니다.
(2) 활석분말의 표면 개질 방법
표면 코팅 개질: 입자 표면을 계면활성제로 덮어 입자에 새로운 특성을 부여하는 것은 오늘날 일반적인 방법입니다.
기계화학적 방법: 분쇄, 마찰 및 기타 방법을 사용하여 표면 활성을 향상시키는 개질 방법입니다. 이 방법은 비교적 큰 입자를 분쇄하고 문지르면 더 작아집니다.
외부 필름 개질: 입자 표면에 폴리머 층을 균일하게 코팅하여 입자의 표면 특성을 변경하는 방법입니다. 활석가루의 경우, 먼저 분쇄하고 활성화한 다음 특정 조건에서 계면활성제로 흡착한 다음 계면활성제를 통해 단량체에 흡착하고 마지막으로 단량체가 중합되어 표면 코팅 효과를 얻을 수 있습니다.
국소 활성 개질: 화학 반응을 사용하여 입자 표면에 다양한 작용기를 형성하여 표면 개질 목적을 달성합니다.
고에너지 표면 개질: 고에너지 방전, 자외선, 플라즈마선 등을 사용하여 입자 표면을 개질합니다. 이 방법은 고에너지 방전, 자외선, 플라즈마선 등으로 생성된 막대한 에너지를 사용하여 입자 표면을 개질하여 표면을 활성화합니다. 입자와 폴리머의 호환성을 개선합니다.
침전 반응 개질: 침전 반응을 사용하여 개질합니다. 이 방법은 침전 효과를 사용하여 입자 표면을 코팅하여 개질 효과를 얻습니다.
2. 플라스틱 분야에서 활석가루의 응용
활석가루는 플라스틱을 채워 제품의 강성, 치수 안정성 및 윤활성을 개선하고, 고온 크립을 방지하고, 성형 기계의 마모를 줄이며, 충격 강도는 기본적으로 변하지 않은 채 충진을 통해 폴리머의 경도와 크립 저항성을 개선합니다. 적절하게 처리하면 폴리머의 열 충격 저항성을 개선하고, 플라스틱의 성형 수축, 제품의 굽힘 탄성 계수 및 인장 항복 강도를 개선할 수 있습니다.
PP 소재에서의 응용: 이 응용은 가장 널리 연구되고 가장 널리 사용됩니다. 현재 자동차 범퍼, 엔진 주변 부품, 에어컨 부품, 대시보드, 헤드라이트, 섀시, 페달 및 기타 부품과 같은 자동차 부품에 널리 사용되고 있습니다.
자동차에서의 응용: PP 소재는 광범위한 출처, 낮은 밀도를 가지고 있으며, 물리적 및 화학적 특성을 개선하기 위해 수정할 수 있습니다. 기계적 특성을 낮추지 않고도 비용을 절감하고, 무게를 줄이고, 연료 소비를 줄일 수 있습니다. 예를 들어, PP소재에 활석가루를 주입하여 제조한 자동차용 냉각팬은 무게가 가볍고 소음이 낮을 뿐만 아니라 냉각 효율도 향상됩니다.