Kaolinin modifikasyon süreci
Porselen taşı olarak da bilinen kaolin, kaolinit kil minerallerinin hakim olduğu bir tür kil ve kil taşıdır. Metalik olmayan minerallere aittir ve birden fazla mineralden oluşan su içeren alüminosilikatların bir toplamıdır. Saf kaolin beyaz, ince, yumuşak ve yumuşaktır, iyi plastisite ve yangın direnci ve diğer fiziksel ve kimyasal özelliklere sahiptir.
Kaolinin yapısal birimleri, katmanlara paralel yönde çatlaması kolay olan ve ultra ince toz halinde işlenen, esas olarak plakalar biçiminde katmanlar halinde istiflenir. Kaolin doğada pullar halinde bulunur.
Kaolin, özgül yüzey alanı ve yüzey enerjisi çok yüksek olduğunda topaklaşmaya meyilli olduğundan, ürün performansının iyileştirilmesine elverişli olmayan kauçuk ve plastik gibi organik polimer malzemelerle doldurulduğunda homojen olarak dağılamaz. Bu nedenle, yüzey enerjisini azaltmak için kaolinin yüzey modifikasyonu gereklidir. Yüzey modifikasyonundan sonra, kaolin tozu hidrofobik olma, yüzey enerjisini azaltma, dağılımını iyileştirme ve polimer bazlı kompozit malzemelerle uyumlu olma etkilerini elde edebilir.
Kaolinin modifikasyon öncesi ve sonrası fiziksel özellikleri
| Kaolin | Gözenek hacmi/mL·g-1 | Spesifik yüzey alanı/m2.g-1 |
| Hammadde | 0.08 | 9 |
| Asit modifikasyonu | 0.30 | 111 |
| Alkali modifikasyonu | 0.27 | 146 |
Kaolinin yüzey modifikasyonu genellikle yüzey kimyasal modifikasyon yöntemlerini kullanır, bu nedenle değiştiriciler eklenir.
| Değiştirici türleri | prensip |
| Bir silan bağlama maddesi | Kaolin dolgu maddeleri için en yaygın kullanılan ve en etkili yüzey düzenleyicidir. Genel olarak, yüzey kaplama işlemi için değiştiriciye kaolin tozu ve konfigüre edilmiş bir silan bağlama maddesi eklenir. |
| Silan birleştirme maddesi + silikon yağı | Silan bağlama maddesine ek olarak, yüzey modifikasyonu için %1-3 silikon yağı ekleyin. Sadece kablonun mekanik ve fiziksel özellikleri değil, aynı zamanda kablonun elektrik yalıtımı ve hidrofobik özellikleri de iyileştirilir veya iyileştirilir ve nemli veya soğuk bir ortamda elektrik yalıtımı önemli ölçüde iyileştirilir. |
| doymamış organik asit | Oksalik asit, sebasik asit, dikarboksil asit, vb. ile muamele edilmiş amine kaolin naylon 66 ve benzerleri için bir dolgu maddesi olarak kullanılabilir. |
| katyonik yüzey aktif madde | Polar grupları, kaolinin yüzey hidrofobikliğini geliştirmek için kimyasal adsorpsiyon ve fiziksel adsorpsiyon yoluyla kaolin parçacıklarının yüzeyinde hareket eder. |
| inorganik değiştirici | Titanyum dioksit ve kaolin tozunun sulu bir çözelti içinde yüzey çökeltme reaksiyonunu kullanarak, çökeltiyi yıkamak, filtrelemek ve kurutmak, yüzeyde titanyum dioksit ile kaplanmış kaolin elde edebilir. |
Kaolinin yüzey modifikasyon işleminin genel olarak üç yöntemi vardır: ıslak yöntem, kuru yöntem ve yarı kuru yöntem.
- Islak
Islak işlem, hamurlaştırma, dehidrasyon ve kurutma işlemlerini gerektirir ve işlem, özellikle dehidrasyon filtrasyonu olmak üzere daha karmaşıktır. Parçacık boyutu 1250 mesh’den küçükse, son derece zor ve karmaşık olacaktır.
- Kuru yöntem
Kuru modifikasyon işlemi nispeten yüksek teknoloji ve ekipman gerektirir. İşlem, dehidrasyon ve kurutma bağlantısını tamamen ortadan kaldırır ve işlem basittir.
- yarı kuru
Tozu mikserde karıştırırken uygun miktarda su düzenleyici ve katkı maddelerini ilave edin. Belirli bir sıcaklık ve süreye kadar ısıtıldıktan sonra ürün viskoz hale gelir ve ardından hafifçe kurutularak modifiye edilmiş bir ürün elde edilir. İşlem, dehidrasyon işlemini atlar ve daha yüksek üretim verimliliğine sahiptir.
Kaolinin yaygın olarak kullanılan modifikasyon yöntemleri
| Yöntem | Prensip |
| Kalsine modifikasyon | Kalsinasyon işlemi kaolin, yapısal su, kristal su, karbon ve diğer uçucu maddeleri uzaklaştırır ve metakaolinit haline gelir. Kalsine kaolin, yüksek beyazlık, küçük kütle yoğunluğu, geniş spesifik yüzey alanı ve gözenek hacmi, iyi yağ emme, kaplama ve aşınma direnci ve yüksek yalıtım ve termal stabilite özelliklerine sahiptir. |
| Kaplin maddesi modifikasyonu | Çeşitli organik polimerlerin ve inorganik dolgu maddelerinin kompozit malzeme sistemi için uygundur. Kaolinin yüzeyi, bağlayıcı ajan ile etkileşime girebilir ve bağlayıcı ajan tarafından modifiye edilen kaolinin organik faz ile uyumluluğu geliştirilir. |
| Organik polimer modifikasyonu | Modifiye edilmiş yüzey aktif maddeler, polimer ayırıcı maddeler, organik küçük moleküllü dispersanlar, vb. kullanılarak kaolin yüzeyinde adsorbe edilebilir, böylece kaolin yüzeyinin şarj durumu değiştirilir. |
| Yüzey kaplama modifikasyonu | Fiziksel adsorpsiyon veya kimyasal adsorpsiyon yoluyla, yüzey modifikasyonunun etkisini elde etmek için kaolinin yüzeyine organik veya inorganik bir madde kaplanır. |
| interkalasyon modifikasyonu | Ara katlama modifikasyonu, ara katman aralığını artırmak ve katmanlar arasındaki hidrofilikliği lipofilik kaolin kompozit malzemelere değiştirmek için kaolin katmanları arasına küçük polar moleküller eklemektir. |
- Kalsine modifikasyon
| Sıcaklık | Özellikleri | Başvuru |
| Düşük sıcaklıkta kalsinasyon (600℃-1000℃) | Kaolin ürünü oldukça aktiftir. | Moleküler elek, alüminyum tuzu kimya sanayi, plastik ve kauçuk fonksiyonel malzemeleri sentezlemek için kullanılır. |
| Orta sıcaklık kalsinasyonu (1000℃-1200℃) | Kaolin ürünü yüksek beyazlığa ve iyi opaklığa sahiptir. | Yapısal pigment olarak titanyum dioksitin yerini almak için kağıt yapımı ve kaplama endüstrisinde kullanılır. |
| Yüksek sıcaklıkta kalsinasyon (1200℃’nin üzerinde) | Mullit taneli yoğun döküm kumu, yüksek kaliteli refrakter malzemeler ve özel seramikler vb. üretiminde kullanılır. |
Kalsine modifikasyon işleminde, reaksiyon belirli bir sıcaklıkta gerçekleştirilir ve farklı reaksiyon süreleri için yüzey aktivasyon derecesi farklıdır.
| Zaman | 1 dakika | 2 dakika | 3 dakika | 5 dakika |
| Aktivasyon derecesi | 83.6 | 90.2 | 95.8 | 98.6 |
- Yüzey kaplama modifikasyonu
Yüzey kaplama yoluyla, malzeme yapısının stabilitesi arttırılabilir, katalizörün aktivitesi arttırılabilir, tozun aglomerasyonu önlenebilir ve tozun dağılım özellikleri ve akışkanlığı geliştirilebilir.
Yüzey kaplama modifikasyonunu etkileyen ana faktörler şunlardır:
Kaolinin özellikleri: Kaolinin spesifik yüzey alanı, yüzey modifikasyonunun miktarını belirler. Spesifik yüzey alanı ne kadar büyük olursa, o kadar fazla dozaj gerekir.
Değiştiricinin özellikleri: Dispersiyon açısından, iyonik olmayan maddelerin kaolinin yüzeyinde adsorpsiyonu nispeten büyüktür, ancak etki ideal değildir; negatif yüklü maddelerin adsorpsiyonu fazla olmasa da dispersiyonu iyidir.
Reaksiyon koşulları: Farklı sıcaklıklar ve pH değerleri altında, tozun yüzeyindeki kaplama iyonlarının adsorpsiyon miktarı farklıdır, bu da yüzey modifikasyonunun sonuçlarını etkileyecektir.
- interkalasyon modifikasyonu
Kaolin interkalasyon yöntemleri arasında mekanokimyasal yöntem, mikrodalga interkalasyon yöntemi, sıvı interkalasyon yöntemi ve ultrasonik interkalasyon yöntemi bulunur.
Kaolin interkalasyon nanomalzemeleri daha iyi plastisite, beyazlık, kolay dağılabilirlik ve adsorpsiyon özelliklerine sahiptir ve malzemelere optik, elektrik ve manyetik özellikler verebilir ve kaolin kilinin uygulama aralığını genişletebilir. İnterkalasyon yöntemi şu anda nano-kaolin hazırlamak için en umut verici ve etkili teknolojidir. Yaygın olarak kullanılan kimyasal katkı maddeleri şunları içerir: potasyum asetat, dimetil sülfoksit, üre, formamid, hidrazin hidrat ve uzantıları vb.
Kaolin petrol, plastik, kaplama, ateşe dayanıklı malzemeler, seramik ve kağıt yapımı gibi bir düzineden fazla endüstride yaygın olarak kullanılan çok yönlü ve önemli metalik olmayan bir mineraldir.
- Kaplamalarda Modifiye Kaolin Uygulaması
Beyaz boyaya veya boyaya parlaklığı arttırmak ve kaplama kabiliyetini geliştirmek için uygun miktarda kaolin eklenir.
- Plastiklerde modifiye kaolin uygulaması
Plastik ürünlerde modifiye kalsine kaolinin uygulanması, yüzeyi pürüzsüz hale getirebilir, boyutsal doğruluğunu, deformasyon sıcaklığını, darbe dayanımını, kimyasal direncini vb. iyileştirebilir ve dolgu miktarını artırabilir ve maliyeti azaltabilir.
- Modifiye kaolinin kauçukta uygulanması
Kauçuğa modifiye kaolin tozu eklemek, ürünün fiziksel ve kimyasal özelliklerini iyileştirebilir, maliyeti büyük ölçüde azaltabilir, ürün seviyesini iyileştirebilir ve ekonomik faydaları artırabilir.
Makale kaynağı: Çin Toz Ağı