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重晶石粉體表面改性技術的應用
2015年02月13日 發布 分類:粉體應用技術 點擊量:3799
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      重晶石是一種重要的含鋇礦物,具有密度大、化學性質和熱學性質穩定等特點,其主要的工業應用領域是石油工業和化學工業。在石油工業中主要用于石油和天然氣鉆井泥漿加重劑;在化學工業上,以重晶石為原料,用于制造各種含鋇化工產品,如碳酸鋇、硫酸鋇、氧化鋇、鋅鋇白(立德粉)。在油漆工業中,重晶石粉填料可以增加漆膜厚度、強度及耐久性。鋅鋇白顏料也用于制造白色油漆,在室內使用比鋅白、鉛白具有更多的優點。油漆工業用的重晶石要求粒度2μm的含量和白度都大于90%;在橡膠和塑料工 業,用重晶石作填料,能提高橡膠和塑料的硬度、耐磨性及耐老化性。 


       但是,無機礦物粉體材料與有機聚合物在化學結構和物理形態上存在著顯著的差異,兩者的表面性質不同,導致其相容性和親和性有較大的差異。重晶石用作填料時,很難均勻分散于有機聚合物中而影響復 合材料的機械性能,并難以發揮無機填料的功能性、表面活性和小尺寸等優良特性。因此,要對重晶石粉體進行表面改性處理,可以選用適宜的改性劑作用于重晶石表面,提高改性材料 的物理力學性能,使重晶石粉體有更廣泛的應用。 


       無機礦物粉體表面改性,主要是利用通過化學改性劑在礦物粉體表面吸附、包覆來實現。通過某些帶有兩性基團親油和親水基團的小分子或者高分子化合物對進行符合的兩種物質中的一種或兩種進行表面改性,通過化學反應或物理包覆使礦物表面由親水性變為疏水性,增強與有機高聚物的相容性、親和力,并提高分散性,從而使得有機物與無機物兩種物質更好地結合在一起。 


       在重晶石粉體的表面改性中應用較廣的有表面涂覆改性、沉淀反應改性、機械化學改性和表面化學改性,其中表面化學改性是最廣泛和常用的改性方法。


       表面化學改性劑      

       改性粉體的表面改性劑也稱作活化劑,它能與重晶石表面起作用。其一端通過化學鍵力、極性與極性間親和力等的綜合作用結合到重晶石表面,其中主要是化學吸附作用。所選用的改性劑應該是一類具有一個以上能與礦物粉體表面作用的官能團和一個以上能與有機聚合物基結合的基團。活化劑對礦物的表面改性處理具有決定性作用,它往往都有其特定的應用背景或應用領域。因此,選用表面改性劑必須考慮被處理物料的應用對象,由于礦物粉體表面改性后涉及的應用領域廣泛,表面改性劑的種類也多種多樣。表面改性劑可以分為無機改性劑和有機改性劑兩大類。無機改性劑主要指一些無機顏料,通過一些化學反應沉積或鍍膜到礦物粉體表面,形成裝飾性涂層。有機表面改性劑的種類很多,主要包括偶聯劑、表面活性劑、聚合物類以及各種樹脂類(見下表)。


      以上幾類改性劑中,偶聯劑、表面活性劑和樹脂類改性劑均在重晶石粉體表面改性中得到了較好的應用,能很好地包覆在重晶石粉體的表面,形成牢固的包膜,與有機質漆料具有很好的親和性,不僅能防止重晶石粉沉底結塊,而且能增加(或不影響)漆膜的光澤、柔韌度和附著力。


      改性后,硬脂酸能均勻的包覆在重晶石超細粉表面,形成牢固的包膜,與有機質漆料具有很好的親和性;其次,表面張力顯著減小,與有機質油漆有良好的相容性,遮蓋力得到改善。添加到油漆中,可以增加漆膜厚度、強度及耐久性。


       由硅烷偶聯劑進行表面改性的重晶石超細粉體作為高分子材料的填料,與材料有良好的相容性和親和力,均勻分布在基體中,可使填充體系的強度、模量均有明顯的提高,改性效果良好,被廣泛應用于塑料、 橡膠、電線電纜、醫藥、涂料、油漆、日用化工等行業中。


       另外,改性重晶石超細粉體和有機高聚物具有良好的相容性、親和力,可均勻分散在基體中;在單面銅版紙、涂料、油漆中可以代替價格昂貴的沉淀硫酸鋇,降低生產成本。采用其它改性劑對重晶石粉體改性仍有很大的前景,仍需運用更高技術手段和方法不斷探索開發。



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