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外表改性是进口高岭土非常重要的深加工改性办法之一,是指根据使用的需求,对进口高岭土外表进行物理、化学或机械办法处理,以到达提高进口高岭土的白度、亮度、外表活性或改进与聚合物相容性等意图。
进口高岭土外表改性的根底是Si-O键和Al-(O,OH)键等活性基团,特色是即便选用化学反响的办法,也只改动矿藏界面层次的组分,不改动内部晶体结构及物化性质,现在首要有以下几种办法:
1、煅烧改性
煅烧改性是指高温煅烧进口高岭土,其意图就是将进口高岭土外表的部分或许悉数的羟基脱除,取得特殊的外表性质。
煅烧后的进口高岭土具有白度高、密度小、比外表积增大、吸油性添加、热稳定性高和绝缘性等特色,适宜用于涂料、油漆、电缆等的填料。
进口高岭土煅烧时应留意温度的挑选,在较低温度煅烧,进口高岭土的活性较大;在较高温度煅烧,可构成铝尖晶石,并在必定温度下会有莫来石产生,此刻进口高岭土的活性较小,不能满意部分高分子资料制品的需求。
因此,在使用于不同的制品中时应挑选不同的煅烧温度,例如填充电缆胶料时,进口高岭土外表应具有较大的外表活性,就需求在低温下煅烧进口高岭土;当用作涂料的填料时,煅烧温度能够偏高,用于代替部分颜料,但温度不能过高,避免产生莫来石化。
2、外表包覆法改性
外表包覆法经过物理吸附或化学吸附等办法在进口高岭土外表包覆一层有机物到达改性的意图。
常用的改性剂为硬脂酸、三甲基丙烯酸甘油脂、三甲氧基丙烷三缩水甘油醚、低分子聚乙烯蜡等。
此法优点是进口高岭土改性后能够使资料结构的稳定性及催化剂活性增强,粉末的聚集程度减弱,涣散性及流动性得到改进。
3、外表反响法改性
外表反响法是指改性剂与高岭主外表的活性基团(-Al(Al)-OH,-Si-O-Al-和-Si(Al)-O)产生化学反响引入疏水或许带有活性的疏水基团,然后引起外表性质产生改动,既下降了外表能,又改进了进口高岭土的疏水性和反响性。
改性剂能够直接改性进口高岭土,也能够在其外表先反响生成离子,再经过离子交流的方式终究到达改性意图,此法重要手法有酯化、卤化、胺化等。
可根据需求挑选不同的改性条件,以到达不同的改性意图。在制造精细化、专用化产品方面,这种办法具有很大的优势,是进口高岭土深加工的一个首要方面。
4、偶联剂改性
偶联剂改性法是对进口高岭土外表化学改性常用的办法,将进口高岭土外表经过化学法接枝有机偶联剂,然后改动进口高岭土外表性质,由亲水变为亲油,下降外表能,当填充到高分子资料中,改进与高分子资料的相容性。现在常见的偶联剂首要包含硅烷类,钛酸酯类,铝酸酯类,锆铝酸盐类等。
偶联剂是具有两性结构有机分子,首要官能团包含,亲水的极性基团和亲油的有机长链,亲水的极性基团能与进口高岭土外表产生化学反响,连接到其外表,而亲油的有机长链能与高分子链相互缠结,或许亲油长链带着活性基团能与高分子反响构成化学键,改进进口高岭土与高分子的相容性,提高高分子资料的功能。
用偶联剂处理进口高岭土,可有效按捺其与高聚物的“相”别离,可增大填充量,节约本钱,一起可保持较好的涣散性,然后改进了聚合物基体的归纳功能,特别是冲击强度、抗张强度、柔韧性和挠曲强度等。
偶联剂处理一般有湿法处理和干法处理两种处理办法:
湿法处理是将进口高岭土粉料浸入溶有偶联剂的溶液中,在必定温度下作用,然后使溶剂与进口高岭土粉别离,再将粉料进行枯燥处理。相比于干法处理,湿法具有粉料与偶联剂混合均匀的优点,但湿法处理加工工艺较杂乱、溶剂丢失大、本钱高;干法处理是将进口高岭土微粉投放入高速拌和混合器中,在必定的温度下拌和、烘干,将溶有偶联剂的溶剂和助剂缓慢加入,经必定时刻的拌和处理后,就可制得外表改性的进口高岭土填料。由于改性剂的用量一般只要粉体用量的1%~5%,用量很少,因此想使改性剂与粉体用干法处理时混合包覆的很好,必须对设备和操作过程充分留意,力求尽可能到达湿法的处理效果。
5、插层法改性
插层改性办法是使用层状结构粉体颗粒晶体层间较弱的结合力或许层间含有可交流的阳离子等特性,选用化学反响或离子交流等办法改动粉体的层间和界面性质。
进口高岭土不行进行阳离子交流,但进口高岭土层间存在易构成氢键的-OH和Si-O键,层间距较小,只允许部分极性小分子(如HC-ONH2、CH3CONH2等)经过,能够将这些极性小分子插入进口高岭土层间并破坏其氢键,撑大层间距,使层间的亲水性变为疏水性,有利于其它有机物大分子经过置换过程进入,使得进口高岭土以纳米尺度的剥离状况涣散到各种基体中。
6、机械力化学法改性
机械力化学改性法实质上是凭借机械能激活颗粒和外表改性剂产生作用,到达将机械能转化为化学能的意图,可经过强机械力拌和、冲击、研磨等办法完成。
此法在粉体的复合方面也做出了重要贡献,能够凭借机械外力使粉体颗粒外表包覆上一层更细或具有功能性的粉体颗粒,上述外表包覆改性为化学沉淀,而此法为机械化学作用。机械力化学改性法选用不同的机器以及改性工艺,则粉体的改性效果也不同。
7、凝集共沉法
王芳等以浓缩天然胶乳为主体资料,改性进口高岭土作为填料,经过凝集共沉法制备改性进口高岭土/NR复合资料,探索影响资料物理机械功能的要素,一起用扫面电镜观察拉伸断面的描摹,并对其进行剖析。
结果标明,制备的复合资料物理功能良好,且在拉伸过程中无应力发白现象;乳酸钾溶液质量分数是5%,改性温度为80℃时所制备的改性进口高岭土用量为40phr的情况下,制得的改性进口高岭土/NR复合资料具有最佳的物理机械功能。
8、酸碱处理
酸碱处理也是一种外表辅佐处理办法,经过酸碱处理能够改进粉体外表(或界面)的吸赞同反响活性。
霍智辉等经过甜菜碱改性进口高岭土悬浮液与天然胶乳混合,用凝集共沉法制备甜菜碱改性进口高岭土/NR复合资料,讨论甜菜碱溶液的质量分数、碱金属离子种类、进口高岭土用量等要素对复合资料的物理功能的影响。结果标明,进口高岭土经甜菜碱改性后对硫化胶的补强作用显着。硫化胶拉伸试样断面的扫面电镜图上出现显着的丝网描摹,剖析透射电镜标明甜菜碱改性进口高岭土粒子与天然橡胶基体之间紧密结合,界面比较含糊。
除了上述办法外,进口高岭土外表改性办法还有外表接枝、粒子外表离子交流、等离子体改性、辐照改性、化学气相沉积(CVD)和物理沉积(CVD)等办法。