Процесс модификации каолина
Каолин, также известный как фарфоровый камень, представляет собой разновидность глины и глинистой породы, в которой преобладают минералы каолинитовой глины. Он относится к неметаллическим минералам и представляет собой совокупность водосодержащих алюмосиликатов, состоящих из нескольких минералов. Чистый каолин белый, тонкий, мягкий и мягкий, с хорошей пластичностью и огнестойкостью, а также другими физическими и химическими свойствами.
Структурные элементы каолина уложены слоями, в основном в виде пластин, которые легко растрескиваются в направлении, параллельном слою, и перерабатываются в ультратонкий порошок. Каолин в природе существует в виде чешуек.
Поскольку каолин склонен к агломерации, когда его удельная площадь поверхности и поверхностная энергия слишком высоки, он не может быть равномерно диспергирован при заполнении органическими полимерными материалами, такими как резина и пластик, что не способствует улучшению характеристик продукта. Следовательно, необходима модификация поверхности каолина для уменьшения его поверхностной энергии. После модификации поверхности порошок каолина может достигать эффекта гидрофобности, снижения поверхностной энергии, улучшения его дисперсности и совместимости с композитными материалами на основе полимеров.
Физические свойства каолина до и после модификации
| Каолин | Объем пор / мл · г-1 | Удельная поверхность / м2.г-1 |
| Сырье | 0.08 | 9 |
| Кислотная модификация | 0.30 | 111 |
| Щелочная модификация | 0.27 | 146 |
Для модификации поверхности каолина часто используются методы химической модификации поверхности, поэтому добавляются модификаторы.
| Типы модификаторов | принцип |
| Силановый связующий агент | Это наиболее часто используемый и наиболее эффективный модификатор поверхности каолиновых наполнителей. Обычно для обработки поверхности к модификатору добавляют порошок каолина и модифицированный силановый связующий агент. |
| Силановый связующий агент + силиконовое масло | В дополнение к силановому связующему агенту добавьте 1-3% силиконового масла для модификации поверхности. Улучшаются не только механические и физические свойства кабеля, но также улучшаются или улучшаются электрическая изоляция и гидрофобные свойства кабеля, а также значительно улучшается электрическая изоляция во влажной или холодной среде. |
| Ненасыщенная органическая кислота | Аминированный каолин, обработанный щавелевой кислотой, себациновой кислотой, дикарбоксиловой кислотой и т.д., можно использовать в качестве наполнителя для нейлона 66 и т.п. |
| Катионное поверхностно-активное вещество | Его полярные группы действуют на поверхность частиц каолина посредством химической адсорбции и физической адсорбции, улучшая гидрофобность поверхности каолина. |
| Неорганический модификатор | Используя реакцию осаждения поверхности диоксида титана и порошка каолина в водном растворе, промывку, фильтрацию и сушку осадка можно получить каолин, покрытый диоксидом титана на поверхности. |
Процесс модификации поверхности каолина обычно включает три метода: мокрый метод, сухой метод и полусухой метод.
- Влажный
Влажный процесс требует процессов варки, обезвоживания и сушки, и этот процесс является более сложным, особенно дегидратационной фильтрацией. Если размер частиц меньше 1250 меш, это будет чрезвычайно сложно и сложно.
- Сухой метод
Процесс сухой модификации требует относительно высоких технологий и оборудования. Процесс полностью исключает связь обезвоживания и сушки, и процесс прост.
- Полусухое
При перемешивании порошка в миксере добавьте необходимое количество модификатора воды и добавок для перемешивания. После нагревания до определенной температуры и времени продукт будет в вязком состоянии, а затем слегка высушен, чтобы получить модифицированный продукт. Этот процесс исключает процесс обезвоживания и обеспечивает более высокую эффективность производства.
Обычно используемые методы модификации каолина
| Метод | Принцип |
| Кальцинированная модификация | В процессе прокаливания каолин удаляет структурную воду, кристаллическую воду, углерод и другие летучие вещества и превращается в метакаолинит. Кальцинированный каолин обладает такими характеристиками, как высокая белизна, небольшая насыпная плотность, большая удельная поверхность и объем пор, хорошее маслопоглощение, укрывистость и стойкость к истиранию, а также высокая изоляция и термическая стабильность. |
| Модификация связующего агента | Он подходит для системы композиционных материалов из различных органических полимеров и неорганических наполнителей. Поверхность каолина может взаимодействовать со связующим агентом, и совместимость каолина, модифицированного связующим агентом, с органической фазой улучшается. |
| Модификация органического полимера | Использование модифицированных поверхностно-активных веществ, полимерных разделяющих агентов, органических низкомолекулярных диспергаторов и т. Д. Может адсорбироваться на поверхности каолина, тем самым изменяя состояние заряда поверхности каолина. |
| Модификация покрытия поверхности | Посредством физической адсорбции или химической адсорбции органическое или неорганическое вещество наносится на поверхность каолина для достижения эффекта модификации поверхности. |
| Модификация интеркаляции | Модификация интеркаляции заключается в внедрении небольших полярных молекул между слоями каолина для увеличения расстояния между слоями и изменения гидрофильности между слоями для получения липофильных композиционных материалов каолина. |
- Кальцинированная модификация
| Температура | Функции | заявка |
| Низкотемпературный обжиг (600 ℃ -1000 ℃) | Его каолиновый продукт очень активен | Он используется для синтеза молекулярных сит, химической промышленности солей алюминия, пластмассовых и резиновых функциональных материалов. |
| Среднетемпературный обжиг (1000 ℃ -1200 ℃) | Каолиновый продукт обладает высокой белизной и хорошей непрозрачностью. | Используется в производстве бумаги и в производстве покрытий для замены диоксида титана в качестве структурного пигмента. |
| Высокотемпературный обжиг (выше 1200 ℃) | Используется при производстве плотного литейного песка с муллитовым зерном, высококачественных огнеупоров, специальной керамики и т. Д. |
В процессе модификации прокаливанием реакция проводится при определенной температуре, и степень активации поверхности различна для разного времени реакции.
| Время | 1 минута | 2 минуты | 3 минуты | 5 минут |
| Степень активации | 83.6 | 90.2 | 95.8 | 98.6 |
- Модификация покрытия поверхности
Посредством покрытия поверхности можно повысить стабильность структуры материала, можно повысить активность катализатора, можно предотвратить агломерацию порошка и можно улучшить характеристики диспергирования и текучесть порошка.
Основными факторами, влияющими на модификацию покрытия поверхности, являются:
Свойства каолина: удельная поверхность каолина определяет степень модификации поверхности. Чем больше удельная поверхность, тем больше требуется дозировка.
Свойства модификатора: с точки зрения дисперсии адсорбция неионных веществ на поверхности каолина относительно велика, но эффект не идеален; Хотя адсорбция отрицательно заряженных веществ невелика, дисперсия хорошая.
Условия реакции: При разных температурах и значениях pH количество адсорбированных ионов покрытия на поверхности порошка разное, что также влияет на результаты модификации поверхности.
- Модификация интеркаляции
Способы интеркаляции каолина включают механохимический метод, метод микроволновой интеркаляции, метод жидкостной интеркаляции и метод ультразвуковой интеркаляции.
Наноматериалы интеркаляции каолина обладают лучшей пластичностью, белизной, легкой диспергируемостью и адсорбционными свойствами, а также могут придавать материалам оптические, электрические и магнитные свойства и расширять область применения каолиновой глины. Метод интеркаляции в настоящее время является наиболее перспективной и эффективной технологией получения нано-каолина. Обычно используемые химические добавки включают: ацетат калия, диметилсульфоксид, мочевину, формамид, гидразингидрат и его расширения и т. Д.
Каолин сам по себе является очень универсальным и важным неметаллическим минералом, который широко используется в более чем десятке отраслей, таких как нефть, пластмассы, покрытия, огнеупорные материалы, керамика и производство бумаги.
- Применение модифицированного каолина в покрытиях
Каолин добавляют в белую краску или краску в соответствующем количестве для усиления блеска и улучшения ее укрывистости.
- Применение модифицированного каолина в пластмассах
Применение модифицированного кальцинированного каолина в пластмассовых изделиях может сделать поверхность гладкой, улучшить ее размерную точность, температуру деформации, ударную вязкость, химическую стойкость и т. Д., А также увеличить объем наполнения и снизить стоимость.
- Применение модифицированного каолина в резине
Добавление модифицированного порошка каолина в каучук может улучшить физические и химические свойства продукта, значительно снизить стоимость, улучшить качество продукта и увеличить экономические выгоды.
Источник статьи: China Powder Network