Tiến trình ứng dụng và nghiên cứu của chất chống cháy hydroxit trong polyetylen
Polyetylen (PE) là một loại nhựa nhiệt dẻo thu được bằng cách trùng hợp etylen đơn phân. Nó có khả năng chịu lạnh tốt, độ bền cơ học và tính chất điện môi tốt. Nó được sử dụng rộng rãi trong cáp, phim, đường ống, bao bì, thùng chứa, thiết bị y tế và các sản phẩm khác. Nhưng chỉ số oxy PE là 17,4%, là vật liệu dễ cháy. Chất liệu PE có tốc độ cháy nhanh, tỏa nhiệt / khói lớn, dễ chảy ra và rơi ra khi đốt, đe dọa lớn đến an toàn tính mạng và tài sản, hạn chế sử dụng và phát triển của polyetylen. Do đó, bắt buộc phải thực hiện sửa đổi chất chống cháy.
Chất chống cháy hydroxit kim loại chủ yếu là nhôm hydroxit và magie hydroxit. Chất chống cháy magie-nhôm có tính ổn định tốt, không độc hại và ít tạo khói. Trong quá trình cháy, hơi nước sẽ thoát ra làm loãng khí cháy, lấy đi một phần nhiệt lượng, ức chế quá trình cháy và tạo ra hiệu ứng chống cháy. Chất chống cháy nhôm-magiê có thể kéo dài thời gian bắt lửa và giảm tốc độ tỏa nhiệt. Khả năng tương thích của magie hydroxit với PE kém và hiệu quả chống cháy thấp. Nó cần một lượng lớn bổ sung để cải thiện hiệu suất chống cháy, và bổ sung một lượng lớn sẽ làm giảm quá trình xử lý vật liệu composite. giới tính và tính chất cơ học.
Magiê hydroxit được biến tính bề mặt bằng natri stearat và polyetylen glycol làm chất điều chỉnh, và vật liệu tổng hợp chống cháy polyetylen mật độ cao đã được điều chế. Nghiên cứu cho thấy rằng khi lượng bổ sung magie hydroxit biến tính là 30%, độ bền kéo của vật liệu composite HDPE / magie hydroxit là 12,3MPa, magie hydroxit có khả năng tương thích tốt với HDPE và chỉ số oxy giới hạn tăng lên 24,6%, hiệu suất chống cháy được cải thiện ít hơn.
Hydroxit kép phân lớp sẽ giải phóng CO2 và H2O khi nó phân hủy, pha loãng và chặn oxy, làm cho nó có tác dụng chống cháy tốt và có thể thay thế các chất chống cháy chứa halogen và phốt pho.
Vật liệu tổng hợp chống cháy nhôm hydroxit / Mg-Fe-LDH / HDPE được điều chế bằng nhôm hydroxit và hydroxit kép sắt magie tự tạo (Mg-FeLDH) làm chất chống cháy. Nghiên cứu cho thấy nhôm hydroxit và Mg-Fe-LDH có thể ức chế hiệu quả sự giải phóng CO và tỏa nhiệt trong quá trình đốt cháy vật liệu composite (HDPE1, HDPE2, HDPE3), làm cho HDPE khó bắt lửa. Khi tổng lượng chất chống cháy là 40% (2% Mg-Fe-LDH, HDPE2), vật liệu tổng hợp HDPE có đặc tính chống cháy tốt.
Vật liệu tổng hợp HDPE được điều chế với nhôm hydroxit, vermiculit trương nở và antimon trioxit làm chất chống cháy. Nghiên cứu cho thấy khi tỷ lệ nhôm hydroxit / vermiculite trương nở là 3: 2, các tính chất cơ học của vật liệu composite tốt hơn, và hiệu suất ngăn khói và chống cháy đạt mức FV-0. Khi tổng lượng nhôm hydroxit và vermiculite trương nở là 50%, chỉ số oxy giới hạn đầu tiên tăng và sau đó giảm khi sự tăng của nhôm hydroxit, và tỷ lệ tối ưu là 3∶2.
Ảnh hưởng của magiê hydroxit và kẽm borat lên đặc tính chống cháy của polyetylen mật độ thấp tuyến tính và đồng trùng hợp etylen etyl acrylat đã được nghiên cứu. Người ta nhận thấy rằng với việc tăng tỷ lệ magie hydroxit và kẽm borat, tính năng chống cháy của vật liệu composite được cải thiện. Khi lượng magie hydroxit bổ sung là 65%, hiệu suất chống cháy là tốt nhất, đạt mức UL94V-0.
Ảnh hưởng của magie hydroxit đến các đặc tính chống cháy của polyetylen mật độ thấp tuyến tính đã được nghiên cứu. Khi liều lượng magie hydroxit đạt 70%, chỉ số oxy giới hạn đạt 31,4%, cao hơn khoảng 71% so với nguyên liệu tinh khiết và thử nghiệm đốt cháy thẳng đứng đạt mức V-0.
Chất chống cháy hydroxit kim loại an toàn, thân thiện với môi trường và không tốn kém. Khi sử dụng đơn lẻ thì hiệu quả chống cháy không tốt, cần bổ sung một lượng lớn để cải thiện tính năng chống cháy của vật liệu, nhưng khi thêm một lượng lớn thì cơ tính sẽ bị giảm. Do đó, hướng nghiên cứu của chất chống cháy hydroxit là nghiên cứu sự biến đổi bề mặt và sử dụng nó kết hợp với chất chống cháy nitơ và phốt pho để nâng cao tính năng chống cháy và giảm lượng bổ sung.
Làm thế nào để sửa đổi bề mặt của nano kẽm oxit?
Ôxít kẽm nano là một loại vật liệu hóa học vô cơ mịn chức năng mới. Do kích thước hạt nhỏ và diện tích bề mặt riêng lớn, nó có các đặc tính vật lý và hóa học độc đáo về các khía cạnh hóa học, quang học, sinh học và điện học. Nó được sử dụng rộng rãi trong các chất phụ gia kháng khuẩn, chất xúc tác, cao su, thuốc nhuộm, mực in, chất phủ, thủy tinh, gốm áp điện, quang điện tử và hóa chất hàng ngày, v.v., phát triển và sử dụng các triển vọng rộng rãi.
Tuy nhiên, do diện tích bề mặt riêng lớn và năng lượng bề mặt riêng của nano kẽm oxit, nên tính phân cực bề mặt mạnh và dễ kết tụ; không dễ phân tán đồng đều trong môi trường hữu cơ, điều này làm hạn chế rất nhiều tác dụng nano của nó. Do đó, sự phân tán và biến đổi bề mặt của bột nano kẽm oxit đã trở thành một phương pháp xử lý cần thiết trước khi vật liệu nano được áp dụng trong chất nền.
1. Sửa đổi lớp phủ bề mặt của nano kẽm oxit
Đây là phương pháp biến đổi bề mặt chính của chất độn hoặc chất màu vô cơ hiện nay. Chất hoạt động bề mặt được sử dụng để bao phủ bề mặt của các hạt để tạo ra các đặc tính mới cho bề mặt của các hạt. Các chất điều chỉnh bề mặt thường được sử dụng bao gồm chất nối silan, chất nối titanate, axit stearic, silicone, v.v.
Wang Guohong và cộng sự. đã sử dụng natri laurat để sửa đổi bề mặt của nano kẽm oxit. Trong điều kiện lượng natri xitrat là 15%, giá trị pH là 6, và thời gian sửa đổi là 1,5 giờ, tính ưa béo của oxit kẽm nano biến tính đã được cải thiện. Độ hóa học đạt 79,2%, có thể phân tán tốt trong metanol và xylen. Zhuang Tao và cộng sự. đã sử dụng tác nhân nối titanate để sửa đổi bề mặt của nano kẽm oxit. Khi lượng titanat 3%, nhiệt độ 30 ° C, thời gian khuấy 90 phút, chỉ số hoạt hóa của nano kẽm oxit có thể đạt 99,83%. Khi oxit kẽm nano biến tính được áp dụng cho cao su tự nhiên, tst và t90 của nó đều được kéo dài, đồng thời độ bền kéo, độ giãn dài khi đứt và độ mềm dẻo đều được cải thiện.
2. Biến đổi cơ học của nano kẽm oxit
Đây là phương pháp sử dụng phương pháp nghiền thành bột, ma sát và các phương pháp khác để kích hoạt bề mặt hạt với ứng suất cơ học nhằm thay đổi cấu trúc tinh thể bề mặt và cấu trúc lý hóa của nó. Trong phương pháp này, mạng tinh thể phân tử được dịch chuyển, nội năng được tăng lên, và bề mặt bột hoạt động phản ứng và gắn với các chất khác dưới tác dụng của ngoại lực, để đạt được mục đích biến đổi bề mặt.
Phân tử axit stearic được liên kết hóa học trên bề mặt của oxit kẽm, cấu trúc tinh thể của oxit kẽm trước và sau khi điều chỉnh là giống nhau, sự kết tụ của các hạt của nó bị giảm đi và kích thước hạt thứ cấp giảm đáng kể. Bằng cách đo chỉ số hoạt hóa và tính ưa béo của các mẫu đã sửa đổi, lượng chất điều chỉnh tối ưu là 10% khối lượng của oxit kẽm. Bề mặt của oxit kẽm là chất ưa béo và kỵ nước, có hiệu suất phân tán tốt trong dung môi hữu cơ.
3. Sửa đổi phản ứng kết tủa oxit kẽm-nano
Phương pháp sử dụng các chất hữu cơ hoặc vô cơ để lắng một lớp phủ trên bề mặt của các hạt để thay đổi tính chất bề mặt của chúng.
Hiện tại, một số đột phá đã được thực hiện trong công nghệ điều chế oxit kẽm nano, và một số nhà sản xuất công nghiệp hóa đã được thành lập ở Trung Quốc. Tuy nhiên, công nghệ biến tính bề mặt và công nghệ ứng dụng của nano kẽm oxit vẫn chưa được quan tâm nhiều và việc phát triển lĩnh vực ứng dụng của nó bị hạn chế rất nhiều. Vì vậy, cần tăng cường nghiên cứu cải biến bề mặt và ứng dụng sản phẩm nano kẽm oxit, phát triển các sản phẩm hiệu suất cao, mở rộng lĩnh vực ứng dụng của sản phẩm để đáp ứng nhu cầu về sản phẩm nano kẽm oxit trong các lĩnh vực khác nhau.
Bốn công nghệ sửa đổi chính của hydrotalcite
Hydrotalcite (Hydroxit kép phân lớp, LDHs) là một vật liệu chức năng mang vô cơ phân lớp, các anion xen kẽ có thể trao đổi và số lượng và loại có thể được điều chỉnh một cách chiến lược theo nhu cầu thực tế. Các đặc tính biến tính có thể điều chỉnh của thành phần và cấu trúc này của LDH làm cho chúng trở thành một trong những vật liệu có tiềm năng nghiên cứu và triển vọng ứng dụng trong các lĩnh vực xúc tác công nghiệp, quang điện, giải phóng thuốc, biến tính nhựa và xử lý nước thải.
Bởi vì LDH là các chất vô cơ rất ưa nước và khoảng cách giữa các lớp của cấu trúc phiến nhỏ, khả năng tương thích với polyme kém và sự phân tán ở quy mô nano của LDH không dễ đạt được. Ngoài ra, khả năng trao đổi của các anion giữa các lớp LDHs làm cho các LDH được biến đổi có các đặc tính chức năng cụ thể. Do đó, LDHs cần được sửa đổi để cải thiện các thuộc tính giao diện và mở rộng phạm vi ứng dụng.
Có nhiều phương pháp sửa đổi cho LDH, và phương pháp thích hợp có thể được lựa chọn theo các thuộc tính và lĩnh vực ứng dụng của vật liệu tổng hợp được yêu cầu. Trong đó, các phương pháp được sử dụng phổ biến nhất chủ yếu bao gồm phương pháp đồng kết tủa, phương pháp tổng hợp thủy nhiệt, phương pháp trao đổi ion và phương pháp rang thu hồi.
1. Phương pháp đồng kết tủa
Đồng kết tủa là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để tổng hợp LDH. Thêm dung dịch nước hỗn hợp có chứa một tỷ lệ nhất định các cation kim loại hóa trị 2 và 3 vào dung dịch kiềm, kiểm soát giá trị pH của hệ thống, duy trì nhiệt độ nhất định, phản ứng trong điều kiện liên tục và khuấy nhanh cho đến khi dung dịch kết tủa và tiếp tục già hóa kết tủa trong một thời gian, và sau đó lọc, rửa và làm khô để thu được LDHs rắn. Thông thường nitrat, clorua, sunfat và cacbonat có thể được sử dụng làm muối kim loại, và các chất kiềm thường được sử dụng có thể được chọn từ natri hydroxit, kali hydroxit và nước amoniac. Phương pháp đồng kết tủa có ưu điểm là phương pháp quá trình đơn giản, thời gian tổng hợp ngắn, dễ kiểm soát điều kiện và phạm vi ứng dụng rộng rãi. Các chế phẩm và loại LDH khác nhau có thể được điều chế bằng cách sử dụng các anion và cation khác nhau.
2. Phương pháp thủy nhiệt
Nhìn chung, phương pháp thủy nhiệt không yêu cầu xử lý nhiệt độ cao, và có thể kiểm soát cấu trúc tinh thể của sản phẩm để thu được các LDH có cấu trúc phân lớp rõ ràng. Hỗn hợp được đặt trong một nồi hấp, và ở một nhiệt độ nhất định, các phản ứng tĩnh với các khoảng thời gian khác nhau được thực hiện để thu được LDH.
3. Phương pháp trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion là trao đổi các anion xen kẽ của các LDH hiện có với các anion khách khác để thu được một loại hợp chất LDH khách mới. Số lượng và loại anion giữa các lớp có thể được điều chỉnh theo các đặc tính mong muốn. Các anion khách, môi trường trao đổi, pH và thời gian phản ứng đều có ảnh hưởng lớn đến quá trình trao đổi ion.
4. Phương pháp phục hồi rang
Phương pháp phục hồi rang được chia thành hai bước. Các LDH lần đầu tiên được nung ở nhiệt độ cao ở 500–800 ° C, và các phân tử CO32−, NO3− hoặc các phân tử anion hữu cơ khác có thể được loại bỏ sau quá trình nung. Cấu trúc phiến đã thu gọn để thu được Ôxít kép phân lớp (LDO). Sau đó, theo hiệu ứng ghi nhớ của LDO, nó hấp thụ các anion để hoàn nguyên thành LDH trong dung dịch nước. Ưu điểm của phương pháp nung thu hồi là có thể thu được hydrotalcit anion mong muốn theo cách có mục tiêu và nó có thể loại bỏ sự cạnh tranh với anion hữu cơ, cải thiện tính kháng axit và được áp dụng trong phạm vi pH rộng hơn. Cũng cần lưu ý rằng nhiệt độ nung quá cao có thể phá hủy cấu trúc phân lớp của hydrotalcite. Ngoài ra, cần chú ý đến nồng độ của môi trường anion trong quá trình thu hồi.
Tầm quan trọng và công dụng của bốn khoáng vật phi kim loại chính là thạch anh, graphit, fluorit và pyrophyllit
Hầu hết tất cả các ngành công nghiệp chiến lược mới nổi đều ít nhiều liên quan đến khoáng sản phi kim loại và các sản phẩm của chúng, đặc biệt trong ngành vật liệu mới, graphit, fluorit, pyrophyllit, thạch anh và các sản phẩm của chúng đóng vai trò hỗ trợ quan trọng và không thể thay thế. Các khoáng sản phi kim loại như graphit và fluorit được Trung Quốc, Nhật Bản, Úc và các nước khác liệt vào danh sách "khoáng sản chiến lược" hoặc "khoáng sản chủ chốt", còn Hoa Kỳ được liệt vào danh sách "khoáng sản khủng hoảng".
1. Thạch anh có độ tinh khiết cao
Thạch anh có độ tinh khiết cao có các đặc tính vật lý và hóa học tuyệt vời. Cát thạch anh có độ tinh khiết cao chủ yếu được sử dụng trong các ngành công nghiệp như thủy tinh thạch anh và mạch tích hợp. Các sản phẩm cao cấp của hãng được sử dụng rộng rãi trong công nghệ thông tin thế hệ mới, sản xuất thiết bị cao cấp, vật liệu mới và các ngành công nghiệp khác. Thạch anh luôn tồn tại như một vật liệu có tầm quan trọng chiến lược, và kể từ Thế chiến thứ hai, các thành phần điện tử của điện thoại liên lạc và điện thoại không dây quân sự đã được làm bằng thạch anh. Nguyên liệu thạch anh có độ tinh khiết cao và siêu tinh khiết được công nhận trên toàn cầu là nền tảng quan trọng cho các sản phẩm công nghệ cao ngày nay và là điều kiện cần thiết để phát triển bền vững các sản phẩm công nghệ cao của một quốc gia. Tại Đức, nguyên liệu thô thạch anh siêu tinh khiết đã được liệt vào danh sách các nguyên liệu chiến lược và việc xuất khẩu bị hạn chế.
Ứng dụng của thạch anh có độ tinh khiết cao trong các ngành chiến lược mới nổi:
Công nghệ thông tin thế hệ mới; Sản xuất thiết bị cao cấp; Vật liệu mới; Năng lượng mới.
2. Than chì
Graphit luôn là nguồn tài nguyên chiến lược quan trọng và không thể thiếu cho sự phát triển của quân đội và các ngành công nghiệp hiện đại. Graphit chủ yếu được sử dụng trong sản xuất vật liệu cực dương cho pin lithium-ion, pin điện mới, siêu tụ điện, v.v. trong ngành công nghiệp ô tô năng lượng mới; trong ngành công nghiệp năng lượng mới, nó chủ yếu được sử dụng trong sản xuất pin mặt trời. , Pin lưu trữ năng lượng điện gió; trong ngành công nghiệp sản xuất thiết bị cao cấp, nó được sử dụng chủ yếu để sản xuất vật liệu làm kín và bộ điều chỉnh nơtron; trong ngành công nghệ thông tin thế hệ mới, nó được sử dụng để sản xuất lưu trữ năng lượng cao, vật liệu điện tử quan trọng,… Sự phát triển và tận dụng graphen đã nâng việc sử dụng graphit lên một tầm cao mới. Trong tương lai, than chì và các sản phẩm của nó sẽ được sử dụng rộng rãi trong vệ tinh hàng không vũ trụ, điện thoại thông minh, máy tính bảng, xe hybrid, xe điện, pin mặt trời và các lĩnh vực khác, trở thành vật liệu chiến lược mới nổi. Trung Quốc, Nhật Bản, Liên minh Châu Âu, Ấn Độ, Vương quốc Anh, Úc, OECD và các quốc gia khác đã liên tiếp ban hành các chính sách công nghiệp về phát triển than chì, coi graphite là "khoáng sản chủ chốt" hoặc "khoáng sản chiến lược", và Hoa Kỳ liệt kê than chì là "khoáng chất khủng hoảng".
Ứng dụng của than chì trong các ngành công nghiệp mới nổi chiến lược:
Sản xuất thiết bị cao cấp; Năng lượng mới; Xe năng lượng mới; Công nghệ thông tin thế hệ mới; Lĩnh vực vật liệu mới; Sinh học.
3. Fluorit
Fluorit, còn được gọi là fluorit, có thành phần chủ yếu là canxi florua (CaF2). Fluorit là một loại tài nguyên khan hiếm cấp thế giới tương tự như đất hiếm. Trung Quốc, Hoa Kỳ, Liên minh Châu Âu, Nhật Bản và các quốc gia khác đều liệt kê fluorit là "khoáng sản chiến lược" hoặc "khoáng sản chủ chốt", và Hoa Kỳ liệt kê fluorit là "khoáng sản khủng hoảng". Florit là một nguyên liệu thô chứa flo, và các vật liệu có chứa flo là một trong những vật liệu hóa học mới. Sản phẩm hóa chất Flo có hiệu suất cao và giá trị gia tăng cao. Ngoài việc được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp và đời sống hàng ngày, các sản phẩm và vật liệu của nó còn được sử dụng rộng rãi trong các ngành chiến lược mới nổi như năng lượng mới, sinh học, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường, và các phương tiện năng lượng mới. ngành công nghệ.
Ứng dụng của Fluorit trong các ngành chiến lược mới nổi:
Năng lượng mới; Xe năng lượng mới; Sinh học; Tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường; Vật liệu mới.
4. Pyrophyllite
Pyrophyllite là một khoáng vật silicat phân lớp có tính ổn định hóa học, độ giãn nở nhiệt thấp, dẫn nhiệt thấp, dẫn điện thấp, cách điện cao, nhiệt độ nóng chảy cao và chống ăn mòn tốt. Pyrophyllite là một trong những nguyên liệu quan trọng để sản xuất gốm sứ chức năng (gốm siêu cứng, gốm áp điện siêu cao), vật liệu chịu lửa mới màu xanh lá cây, sợi thủy tinh hiệu suất cao, vật liệu siêu cứng (kim cương tổng hợp, v.v. phiến) và vật liệu chức năng mới.
Ứng dụng của pyrophyllite trong các ngành công nghiệp mới nổi chiến lược:
Sản xuất thiết bị cao cấp; Năng lượng mới; vật liệu mới; sinh học.
Những rào cản đối với quá trình tinh chế của cát thạch anh có độ tinh khiết cao là gì?
Việc điều chế thạch anh có độ tinh khiết cao chủ yếu thông qua tổng hợp hóa học, xử lý tinh thể tự nhiên và tinh chế sâu các khoáng chất thạch anh. Tuy nhiên, do việc điều chế tổng hợp hóa học và chế biến tinh thể tự nhiên bị hạn chế bởi nguyên liệu, giá thành, sản lượng,… nên khó có thể ứng dụng công nghiệp trên quy mô lớn. Vì vậy, việc điều chế thạch anh có độ tinh khiết cao thông qua chế biến khoáng sản là trọng tâm của nghiên cứu và ứng dụng trong quá khứ và hiện nay.
Quá trình tinh chế thạch anh có độ tinh khiết cao đầu tiên nghiền thạch anh mạch hoặc quartzit đến kích thước hạt cần thiết và loại bỏ một số tạp chất, sau đó tách hoặc hòa tan các tạp chất bằng các phương pháp vật lý và hóa học. Toàn bộ quá trình tinh chế có thể được tóm tắt đơn giản là ba quá trình: tiền xử lý, xử lý vật lý và xử lý hóa học, và đặc biệt áp dụng các phương pháp thụ hưởng khác nhau như nghiền, nghiền, sàng lọc, tách từ tính, ngâm chua và rang bằng clo. Quy trình tinh chế thạch anh tương ứng được thiết kế theo thành phần và cấp của quặng gốc: quặng thạch anh có hàm lượng natri cao cần được nung ở nhiệt độ cao, và các khoáng chất cacbonat có hàm lượng canxi và magie cao cần được xử lý sơ bộ bằng axit clohydric.
Cụ thể, ba bước chính của quá trình tinh chế cát thạch anh có độ tinh khiết cao như sau:
(1) Liên kết tiền xử lý. Mục đích của giai đoạn tiền xử lý là sàng lọc sơ bộ các tạp chất hoặc nghiền nguyên liệu thạch anh thành kích thước hạt mong muốn có lợi cho việc loại bỏ tạp chất và quá trình xử lý tiếp theo. Nói chung, nghiền cơ học, nghiền điện, phân loại quang học, nghiền siêu âm, nghiền sốc nhiệt và các phương pháp chế biến khác được sử dụng.
(2) Giai đoạn xử lý vật lý. Các phương pháp thụ hưởng vật lý chủ yếu bao gồm nghiền, tách màu, tách từ, tuyển nổi và các phương pháp khác, thường được sử dụng để xử lý các tạp chất của các khoáng chất liên kết trong thạch anh.
(3) Công đoạn xử lý hóa chất. So với thụ hưởng vật lý, xử lý hóa học hiệu quả hơn trong việc loại bỏ tạp chất, và lợi thế của việc thâm nhập sâu trong các vết nứt nhỏ và ranh giới hạt có thể xử lý tốt hơn các tạp chất dạng mạng và lẫn tạp chất. Tẩy chua, rửa trôi và clo hóa nhiệt là ba quá trình xử lý hóa học chính.
Về tạp chất, tạp chất nào khó tinh chế nhất?
Có rất nhiều loại nguyên tố tạp chất trong thạch anh. Hàm lượng của mỗi nguyên tố tạp chất trong thạch anh có tác dụng khác nhau đối với quá trình thanh lọc và xử lý. Do đó, cần phải xem xét giới hạn trên của hàm lượng các nguyên tố tạp chất chính, thay vì chỉ đơn giản đặt giới hạn trên của tổng lượng. Các tinh thể thạch anh tự nhiên thường đồng sản xuất với nhiều loại khoáng chất, chẳng hạn như clorit, rutil, tourmaline, canxit, fluorit, muscovit, biotit, sphalerit, hematit, pyrit, mào tinh, cordierit, fenspat, amphibole, garnet, pyroxen, topaz, ilmenit và khoáng vật sét, v.v., những khoáng chất này là nguồn tạp chất chính trong thể rắn thạch anh.
Fe: Đối với các dạng tạp chất sắt khác nhau, các phương pháp thụ hưởng và làm sạch khác nhau như sàng lọc, phân loại, chà rửa, rửa axit hóa học, tuyển nổi, tách trọng lực, tách từ tính và rửa trôi bằng vi sinh vật có thể làm sạch hiệu quả các tạp chất sắt.
Al: Các tạp chất nhôm trong quặng thạch anh chủ yếu tồn tại ở dạng khoáng vật fenspat, mica và đất sét, có thể được loại bỏ bằng phương pháp chà và phân loại. Đối với các khoáng sản chứa nhôm ở dạng fenspat, việc tách hiệu quả khỏi thạch anh luôn là một điểm khó khăn trong ngành công nghiệp thụ hưởng, đặc biệt là tách fenspat và thạch anh. Bởi vì cả hai đều thuộc về khoáng vật silicat khung có các tính chất vật lý rất giống nhau, chúng không thể được phân tách bằng cách tách trọng lực và tách từ tính. Phương pháp hiệu quả nhất là tuyển nổi, và rửa trôi axit hỗn hợp cũng được sử dụng để làm sạch sâu.
Do đó, một số học giả đánh giá liệu thạch anh được sản xuất tự nhiên có thể được sử dụng như thạch anh có độ tinh khiết cao hay không theo hàm lượng của Al và Ti trong thạch anh. Thông thường, hàm lượng Al và Ti trong thạch anh tương đối cao, rất khó để loại bỏ chúng bằng một quá trình tinh chế đơn giản, và việc tinh chế mịn sẽ làm tăng chi phí sản xuất. Do đó, hàm lượng Al và Ti trong thạch anh là yếu tố chính hạn chế độ tinh khiết của thạch anh. Theo đó, khi hàm lượng Al và Ti trong thạch anh tương ứng nhỏ hơn 25ug / g và 10μg / g thạch anh tự nhiên, nó có thể được coi là loại thạch anh có độ tinh khiết cao.
Tóm lại, chúng tôi cho rằng quy trình công nghệ tinh chế cát thạch anh có độ tinh khiết cao không phức tạp, nhưng rất khó để xác định quặng và đạt được độ tinh khiết cuối cùng của một số tạp chất thông qua các quá trình kết hợp, đặc biệt là để loại bỏ một số nguyên tố cụ thể.
Bột talc dùng để gia cố và chỉnh sửa nhựa, càng trắng càng tốt?
Gia cố và sửa đổi nhựa là một lĩnh vực ứng dụng quan trọng của talc, đặc biệt là để điều chỉnh polypropylene trong ngành công nghiệp ô tô và thiết bị gia dụng, và độ trắng là một chỉ số quan trọng của các sản phẩm talc. Vì vậy, có phải bột talc cho nhựa, càng trắng càng tốt?
Độ trắng của bột talc được sử dụng trong ngành công nghiệp nhựa thường được thể hiện bởi CIE Lab (L * a * b *). Ngoài việc đo độ trắng khô, người ta còn đo độ trắng ướt. Độ trắng khô là định nghĩa của độ trắng theo nghĩa thông thường. Độ trắng ướt là độ trắng của bột talc sau khi thêm một lượng thích hợp DMP (dimethyl phthalate) hoặc DOP (dioctyl phthalate).
Các yếu tố quyết định độ trắng của bột talc không chỉ là nguyên liệu thô mà còn là kích thước hạt, độ ẩm và tạp chất. Nếu nó chứa các tạp chất sẫm màu, chẳng hạn như sunfua sắt, than chì, v.v., sản phẩm càng mịn thì độ trắng càng thấp.
Có rất nhiều màu sắc của talc trong tự nhiên. Bột talc màu sáng có màu trắng sau khi nghiền, nhưng sau khi trộn với nhựa thông, màu của ma trận sẽ thể hiện ít nhiều màu thật của bột talc. Nhược điểm này hạn chế tính linh hoạt của bột talc, đặc biệt là việc sử dụng bột talc tối màu trong nhựa. So với độ trắng khô, độ trắng ướt có thể phản ánh trực quan hơn mức độ bột talc thay đổi màu của ma trận nhựa. Giá trị b * (b) trong độ trắng ướt càng thấp, sự thay đổi màu sắc của ma trận nhựa càng nhỏ.
Hầu hết bột talc trên thế giới không có màu trắng. Bột talc trắng chủ yếu đến từ Trung Quốc, Afghanistan và Ấn Độ, số lượng tương đối hạn chế. Với nhu cầu ngày càng tăng đối với bột talc trắng trong ngành nhựa, giá đã tiếp tục tăng trong 20 năm qua. Sự thiếu hụt bột talc trắng là một xu hướng dài hạn trong tương lai. Trên thực tế, bột talc trắng không cần thiết trong nhiều ứng dụng. Ví dụ, trong việc tăng cường và sửa đổi nhựa sẫm màu, hiệu quả tăng cường của việc sử dụng bột talc trắng và bột talc sẫm màu là như nhau.
Các thử nghiệm cho thấy cứ tăng 1% độ trắng ướt của bột talc thì độ trắng của sản phẩm cuối cùng chỉ tăng 0,2% đến 0,3%. Theo đuổi một chiều về độ trắng của bột talc là vô nghĩa. Trước đây, do giá bột talc trắng quá thấp nên nhiều người dùng không nghĩ nhiều đến việc chi phí sử dụng bột talc trắng sẽ tăng lên. Với việc giảm nguồn cung và tăng giá, cần thay đổi thói quen sử dụng và nâng cao hiệu quả sử dụng toàn diện các nguồn lực.
Bột talc được sử dụng để tăng cường và sửa đổi cũng cần phải kiểm soát số lượng điểm đen, đặc biệt là đối với các sản phẩm sáng màu có yêu cầu cao hơn về ngoại hình. Những đốm đen này được hình thành sau khi nghiền quặng sắt sunfua tự nhiên, các khoáng chất sẫm màu như than chì, hoặc các tạp chất sẫm màu từ quá trình khai thác. Một số lượng nhỏ các đốm đen về cơ bản không ảnh hưởng đến độ trắng, nhưng các khuyết tật đốm đen có thể nhìn thấy sẽ được hình thành trên bề mặt của các sản phẩm nhựa sáng màu, ảnh hưởng đến hình thức bên ngoài. Một số lượng lớn các điểm đen sẽ ảnh hưởng xấu đến độ trắng. Các tạp chất sẽ bị phá vỡ thêm khi độ mịn của bột tăng lên, dẫn đến giảm độ trắng của bột.
Ngành công nghiệp cacbonat canxi có tính cạnh tranh cao, tập trung vào phát triển các sản phẩm cao cấp như điều chế là chìa khóa
Trung Quốc là nhà sản xuất và tiêu thụ canxi cacbonat lớn nhất thế giới, với sản lượng và doanh số hàng năm chiếm hơn 30% tổng sản lượng của thế giới. Năm 2020, quy mô thị trường sẽ đạt 7 tỷ nhân dân tệ. Vùng sản xuất tập trung chủ yếu ở tỉnh Quảng Tây, Tứ Xuyên, Quảng Đông, An Huy, Giang Tây, Hồ Nam, Hà Nam, v.v.
Nước ta tuy là nước sản xuất canxi cacbonat lớn nhưng hạn chế về tài nguyên, công nghệ, vốn, địa điểm, kiểm soát chi phí ... nên nhiều doanh nghiệp có công nghệ sản xuất lạc hậu, trình độ công nghiệp thấp, tiêu tốn nhiều tài nguyên, ô nhiễm môi trường nặng nề, mức độ thấp bảo tồn sử dụng nhiều đất và năng lượng, Do thiếu nhân tài cao cấp và thiếu khả năng đổi mới độc lập của các doanh nghiệp, nên nước này vẫn chưa phải là một quốc gia mạnh về sản xuất các sản phẩm canxi cacbonat.
Các doanh nghiệp canxi cacbonat nên thay đổi phương thức hình thành chuỗi công nghiệp, lấy thị trường làm trung tâm, chuyển phương thức "sản xuất, cung ứng và tiếp thị vi lượng đồng căn" truyền thống thành "tiếp thị, cung ứng và chuyển đổi sản xuất". Các doanh nghiệp sản xuất các sản phẩm đầu nguồn của ngành nên được đưa vào xây dựng trước, sau đó quy hoạch sản xuất bột cacbonat canxi theo nhu cầu sản xuất. Các doanh nghiệp đủ điều kiện nên hình thành một chuỗi công nghiệp trong nội bộ, để các sản phẩm sản xuất ra có tính liên kết với nhau, loại bỏ công suất dư thừa và tối đa hóa lợi nhuận.
Ngành công nghiệp cacbonat canxi cần tập trung vào phát triển cao cấp, làm tốt công việc cải tiến sản phẩm, làm phong phú và nâng cao hiệu suất sản phẩm; thúc đẩy tinh chế sản phẩm và phát triển chuyên ngành, tập trung vào kiểm soát dạng tinh thể, và tạo nền tảng cho phát triển hạ nguồn; làm tốt công việc kiểm soát sản phẩm, thiết bị sản xuất và quy trình. Việc nâng cấp ngành công nghiệp và nâng cấp cơ khí hóa lên tự động hóa và thông minh hóa; Để thực hiện tốt các tiêu chuẩn nhóm, các tiêu chuẩn quốc gia ban đầu không còn thể hiện trình độ tiên tiến của ngành, do đó, việc xây dựng các tiêu chuẩn nhóm có lợi cho việc tăng các giống canxi cụ thể cho ngành và nâng cao chất lượng sản phẩm. Quy mô công nghiệp của các doanh nghiệp thượng nguồn và hạ nguồn tiếp tục được mở rộng, bước đầu hình thành một chuỗi công nghiệp canxi cacbonat hoàn chỉnh.
Dưới góc độ cạnh tranh thị trường, sự cạnh tranh trong ngành sản xuất canxi cacbonat của nước ta ngày càng trở nên gay gắt. Các nhà sản xuất canxi cacbonat quy mô lớn có tỷ lệ sản xuất và bán hàng cao, nguồn cung sản phẩm thiếu hụt nên họ đã mở rộng năng lực sản xuất. Các nhà sản xuất canxi cacbonat quy mô vừa và nhỏ đang phải đối mặt với những khó khăn tồn tại do tiêu thụ nhiều năng lượng, quy mô nhỏ và chất lượng kém ổn định, và cần phải hội nhập sâu hơn nữa trong ngành. Trong tương lai, trong quá trình hội nhập ngành và nâng cao hơn nữa mức độ tập trung thị trường, các nhà sản xuất canxi cacbonat lớn sẽ đạt được sự phát triển tốt hơn nhờ lợi thế về quy mô, công nghệ, thương hiệu và chất lượng.
Ảnh hưởng của phương pháp xử lý siêu mịn và nung đối với sức mạnh ẩn của cao lanh
Kaolinit đo than là một khoáng sản phi kim loại rất quan trọng. Cao lanh thu được bằng cách nghiền, nghiền và nung có một loạt các đặc tính tuyệt vời và đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là ngành sơn.
Hiện tại, giá sản phẩm cao lanh nung comon tương đối thấp, nhưng ứng dụng của nó trong các lớp phủ cao cấp còn hạn chế do khả năng phủ không đạt yêu cầu. Ảnh hưởng của phương pháp xử lý siêu mịn và nung đối với khả năng bao phủ của cao lanh đã được nghiên cứu, và kết quả cho thấy:
(1) Với sự gia tăng của kích thước hạt, khả năng bao phủ của cao lanh nung tăng dần. Nguyên nhân chính là các hạt cao lanh càng mịn thì khả năng che phủ càng lớn.
(2) Khi nhiệt độ nung cao hơn 850 ° C, với sự tăng nhiệt độ nung, các hạt mịn bị thiêu kết để tạo thành các hạt lớn hơn, làm giảm khả năng bao phủ của cao lanh.
(3) Cao lanh dạng than được nghiền, nghiền và siêu mịn, nung ở nhiệt độ 850 ° C, sau đó phân hủy và khử phân rã lần thứ hai để thu được cao lanh nung với khả năng bao phủ cao, mang lại tính thiết thực cho ứng dụng và sâu chế biến cao lanh than. cơ sở tham khảo.
Làm thế nào để sửa đổi bề mặt của nano kẽm oxit?
Ôxít kẽm nano là một loại vật liệu hóa học vô cơ mịn chức năng mới. Do kích thước hạt nhỏ và diện tích bề mặt riêng lớn, nó có các đặc tính vật lý và hóa học độc đáo về các khía cạnh hóa học, quang học, sinh học và điện. Nó được sử dụng rộng rãi trong các chất phụ gia kháng khuẩn, chất xúc tác, cao su, thuốc nhuộm, mực in, chất phủ, thủy tinh, gốm áp điện, quang điện tử và hóa chất hàng ngày, v.v., phát triển và sử dụng các triển vọng rộng rãi.
Tuy nhiên, do diện tích bề mặt riêng lớn và năng lượng bề mặt riêng của nano kẽm oxit nên tính phân cực bề mặt mạnh và dễ kết tụ; không dễ phân tán đồng đều trong môi trường hữu cơ, điều này làm hạn chế rất nhiều tác dụng nano của nó. Do đó, sự phân tán và biến đổi bề mặt của bột nano kẽm oxit đã trở thành một phương pháp xử lý cần thiết trước khi vật liệu nano được áp dụng trong chất nền.
1. Sửa đổi lớp phủ bề mặt của nano kẽm oxit
Đây là phương pháp biến đổi bề mặt chính của chất độn hoặc chất màu vô cơ hiện nay. Chất hoạt động bề mặt được sử dụng để bao phủ bề mặt của các hạt để tạo ra các đặc tính mới cho bề mặt của các hạt. Các chất điều chỉnh bề mặt thường được sử dụng bao gồm chất nối silan, chất nối titanate, axit stearic, silicone, v.v.
2. Biến đổi cơ học của nano kẽm oxit
Đây là phương pháp sử dụng phương pháp nghiền thành bột, ma sát và các phương pháp khác để kích hoạt bề mặt hạt với ứng suất cơ học nhằm thay đổi cấu trúc tinh thể bề mặt và cấu trúc lý hóa của nó. Trong phương pháp này, mạng tinh thể phân tử bị dịch chuyển, nội năng tăng lên và bề mặt bột hoạt động phản ứng và gắn với các chất khác dưới tác dụng của ngoại lực, để đạt được mục đích biến đổi bề mặt.
3. Sửa đổi phản ứng kết tủa oxit kẽm-nano
Phương pháp sử dụng các chất hữu cơ hoặc vô cơ để lắng một lớp màng phủ trên bề mặt của các hạt để thay đổi tính chất bề mặt của chúng.
Hiện tại, một số đột phá đã được thực hiện trong công nghệ điều chế oxit kẽm nano, và một số nhà sản xuất công nghiệp hóa đã được thành lập ở Trung Quốc. Tuy nhiên, công nghệ biến tính bề mặt và công nghệ ứng dụng nano kẽm oxit vẫn chưa được quan tâm nhiều, và việc phát triển lĩnh vực ứng dụng của nó bị hạn chế rất nhiều. Vì vậy, cần tăng cường nghiên cứu cải biến bề mặt và ứng dụng sản phẩm nano kẽm oxit, phát triển sản phẩm hiệu suất cao, mở rộng lĩnh vực ứng dụng của sản phẩm để đáp ứng nhu cầu sản phẩm nano kẽm oxit trong các lĩnh vực khác nhau.
Do nhu cầu cao trong lĩnh vực cao cấp, tình trạng của mica tổng hợp ngày càng được cải thiện
Chất màu ngọc trai trong lĩnh vực vật liệu mới thuộc ngành công nghiệp mới nổi chiến lược quốc gia. Mica tổng hợp là chất nền quan trọng cho vật liệu ngọc trai. Với sự gia tăng của nhu cầu hạ nguồn, sự gia tăng thị phần của bột màu ngọc trai tổng hợp dựa trên mica đang trở thành một trong những xu hướng trong tương lai.
Chất màu ngọc trai, được hình thành bằng cách phủ một lớp màng ôxít (lớp phủ) lên một chất nền như mica, là một chất màu cao cấp có tác dụng phá hủy các chất màu truyền thống. Nó có các đặc tính tuyệt vời như an toàn và bảo vệ môi trường, không phai màu và màu sắc phong phú. Mica được chia thành mica tự nhiên và mica tổng hợp. Bột màu ngọc trai gốc mica tự nhiên có chi phí thấp và chủ yếu được sử dụng trong sản xuất cấp thấp; chất màu ngọc trai tổng hợp dựa trên mica đắt tiền và chủ yếu được sử dụng trong sản xuất cao cấp, ô tô và mỹ phẩm và các lĩnh vực cao cấp khác.
Mica tự nhiên là một loại khoáng vật tạo đá được hình thành tự nhiên, là tài nguyên không thể tái tạo. Với nguồn tài nguyên mica tự nhiên ngày càng cạn kiệt, năng lực sản xuất bị hạn chế rất nhiều; trong khi mica tổng hợp mô phỏng thành phần và cấu trúc của mica tự nhiên, và được tổng hợp nhân tạo với các khoáng chất, ít tạp chất hơn. Nó vượt trội hơn so với mica tự nhiên về nhiệt độ sử dụng, cách nhiệt, an toàn và bảo vệ môi trường, và màu sắc. Nhu cầu về mica tổng hợp trong các lĩnh vực cao cấp như mỹ phẩm và ô tô tiếp tục tăng theo sự nâng cấp của tiêu dùng. Do đó, quy mô thị trường của mica tổng hợp tiếp tục được mở rộng và tỷ lệ thâm nhập ngày càng tăng. Nó đang dần thay thế mica tự nhiên và trở thành vật liệu cơ bản chính cho bột màu ngọc trai.
Vì những đặc tính tuyệt vời của mình, vật liệu mica tổng hợp ngọc trai được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng hạ lưu, không chỉ được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực cao cấp phổ biến như mỹ phẩm, ô tô mà còn được người tiêu dùng ưa chuộng. Trong lĩnh vực công nghiệp, nó còn được gọi là "bột ngọt công nghiệp", có thể được sử dụng rộng rãi trong sơn phủ, nhựa, cao su, sản xuất giấy, vật liệu xây dựng, luyện kim và các ngành công nghiệp khác. Ví dụ, trong lớp phủ, bột mica tổng hợp được sử dụng trong ô tô và lớp phủ trang trí kiến trúc; trong ngành công nghiệp cao su, bột mica tổng hợp là chất bôi trơn và tháo khuôn tốt; trong nhựa gia cố, bột mica tổng hợp có thể được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất nhựa. Các chất phụ gia được sử dụng để chế tạo nhựa kỹ thuật hiện đại có độ bền cao, đàn hồi tốt và trọng lượng nhẹ; Trong số các vật liệu cách điện, dòng sản phẩm giấy mica tổng hợp là vật liệu cách điện được sử dụng rộng rãi nhất.