滑石粉表面處理

1、文章標題：淺論超細滑石粉的表面改性和應用特性摘要：由于滑石粉與高分子材料的性質(zhì)存在較大差異，缺少親和性，使其在高分子材料領域的應用受到限制。為進一步改善其性能并拓寬其應用領域，必須對其粉體表面進行改性處理。本文綜述了采用不同種類改性劑對滑石粉進行表面改性的方法和改性滑石粉的應用性能，對促進滑石粉深加工開發(fā)具有指導意義關鍵詞：滑石粉；改性劑；改性方法；應用特性作者簡介黃麗婕，女，化工學院碩士研究生；李藝，男，教授，研究方向：礦物材料開發(fā)基金項目廣西師范大學基金資助項目1前言滑石是一種含水的層狀硅酸鹽礦物，其化學式為3mgo4sio2h2o?；幕瘜W穩(wěn)定性十分良好，耐強酸及強堿，同時還具有良好的

2、電絕緣性能和耐熱性?；鳛橐环N優(yōu)良的功能原料和填料，在陶瓷、涂料、造紙、紡織、橡膠和塑料等行業(yè)得到廣泛的應用?；圩鳛樘盍咸畛溆袡C高分子材料，可改善制品的剛性、尺寸穩(wěn)定性、潤滑性，可防止高溫蠕變，減少對成型機械的磨損，可使聚合物在通過填充提高硬度與抗蠕變性的同時，還可使聚合物的耐熱沖擊強度提高，可改善塑料的成型收縮率、制品的彎曲彈性模量及拉伸屈服強度。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對滑石粉的純度、白度和細度提出了越來越高的要求，特別是超細滑石粉，在國內(nèi)外市場上需求量很大。但是，滑石粉作為無機填料與有機高聚物分子材料之間在化學結構和物理形態(tài)上有著很大的差異，缺少親和性，使之滑石粉與聚合物之間混合不均勻

3、、粘合力弱，導致制品的力學性能降低。為此，必須對滑石粉進行表面改性處理1，提高滑石粉與聚合物的界面親和性，改善滑石粉填料在高聚物基料中的分散狀態(tài)，這樣滑石填料在復合材料中就不僅具有增量作用，還能起到增強改性的效果，從而提高復合材料的物理力學性能，使滑石得到更好的應用和擴大其應用領域。2改性方法概述2.1改性的機理改性的機理是利用某些帶有兩性基團(親油及親水基團)的小分子或高分子化合物對進行復合的兩種物質(zhì)中的一種或兩種進行表面改性，使其表面性質(zhì)由憎水變?yōu)橛H水或由親水變?yōu)槭杷?，目的是使兩種物質(zhì)更好地結合。表面改性劑的種類很多，不同種類的改性劑具有不同的化學性質(zhì)，而粉體的表面改性一般都有其特定的應用

4、領域，其改性粉體作填料所適合的高分子材料及其性能也有所差異，并且，為提高改性效果和降低改性劑成本，也往往以多 本文來自文秘114 ，轉載請保留此標記。 種改性劑配合互補進行改性。因此，選用表面改性劑必須考慮被處理物料的應用對象。對滑石粉而言，為了讓滑石粉更好地與高分子聚合物結合，目前改性用的改性劑主要有兩大類：a.偶聯(lián)劑類：主要是鈦鋁酸脂類、鋁酸脂類、硅烷類及硬脂酸類，應用較多的是鈦酸脂類；b.表面活性劑類：主要是十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基氯化按、烯基磺酸鈉等。2.2改性方法目前，在超細粉體表面改性中主要有以下幾種方法2,3：(1)表面覆蓋改性方法：

5、將表面活性劑覆蓋于粒子表面，賦予粒子表面新的性質(zhì)。這種方法是將表面活性劑或偶聯(lián)劑以吸附或化學鍵的方式與粒子表面結合，使粒子表面由親水變?yōu)槭杷?，使粒子與聚合物的相容性得以改善。該方法是目前最普遍采用的方法。(2)機械化學方法：這種方法是將比較大的粒子通過粉碎、摩擦等方法使其變得較小，在這個過程中粒子的表面活性變大，亦即表面吸附能力增強，易于吸附其它的物質(zhì)，使工藝簡化，成本降低，同時可使產(chǎn)品的質(zhì)量易于控制。(3)外膜層改性方法：在粒子表面均勻地包覆一層聚合物，從而使粒子表面性質(zhì)發(fā)生變化的方法。(4)局部活性改性：利用化學反應在粒子表面接枝上一些可與聚合物相容的基團或官能團，使無機粒子與聚合物有更好

6、的相容性，從而達到無機粒子與聚合物復合的目的。(5)高能量表面改性：利用高能放電、紫外線、等離子射線等所產(chǎn)生的巨大能量對粒子表面改性，使其表面具有活性，提高粒子與聚合物的相容性。（6）沉淀反應改性：這種方法就是利用沉淀反應對粒子表面進行包覆，從而達到改性的效果。3不同改性劑改性及其應用效果3.1鈦酸酯偶聯(lián)劑改性鈦酸酯偶聯(lián)劑目前已成為復合材料不可缺少的改性劑之一。鈦酸酯偶聯(lián)劑的作用是在填料表面形成一層單分子覆蓋膜,改變其原有的親水性質(zhì),使填料表面性質(zhì)發(fā)生根本性變化。由于鈦酸酯偶聯(lián)劑具有獨特的結構,對聚合物與填充劑有良好的偶聯(lián)效能,因而可提高填料的分散性、流動性,改善復合材料的斷裂伸長率、沖擊性和

7、阻燃性能等。3.1.1改性方法（1）干法改性：滑石粉在預熱至100110的高速混合機中攪拌烘干,然后均勻加入計量的鈦酸酯偶聯(lián)劑(用適量的15#白油稀釋),攪拌數(shù)min即可獲得改性滑石粉填料。（2）濕法改性：計量的鈦酸酯偶聯(lián) 劑用一定量溶劑稀釋后,加入一定量滑石粉4,于95下攪拌30min,過濾烘干得改性滑石粉產(chǎn)品。3.1.2鈦酸酯偶聯(lián)劑改性滑石粉填料的應用特性經(jīng)鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的滑石粉填料可提高與聚丙烯（pp）的相容性5，降低體系粘度，增加體系流動性，改善體系加工性能，減少變形，提高尺寸穩(wěn)定性，擴大pp的應用范圍。3.2鋁-酸酯偶聯(lián)劑改性3.2.1改性方法將適量的鋁酸酯（如l2型）溶于溶劑（如

8、液體石蠟）中，加入烘干的1250目的微細滑石粉進行研磨30min改性，并在100下恒溫一段時間6，冷卻后即得改性產(chǎn)品。3.2.2改性滑石粉的特性用鋁酸酯改性后的滑石粉與普通滑石粉相比，在液體石蠟中的粘度顯著減小，水滲透時間增大，有機憎水改性效果明顯。由鋁酸酯改性的滑石粉代替半補強碳黑填充橡膠，其拉伸強度、伸長率等力學性能有所提高，同時，替代量很大，可達到降低成本，減少環(huán)境污染的效果。3.3有機高分子改性采用甲苯二異氰酸酯(tdi)和丙烯酸羥丙酯(hpa)對滑石粉體進行表面改性，分別接枝包覆聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)層和甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物(pmma-co-pba)層，構成復合粒子

9、。3.3.1復合滑石粉粒子制備方法取經(jīng)tdi、hpa表面處理并進一步純化處理的有機化滑石粉粒子、甲苯、引發(fā)劑及丙烯酸丁酯（ba）和二乙烯苯（dvb）各適量置于反應釜中，攪拌均勻，在維持溫度為755的情況下，連續(xù)滴加下列按適當比例混合的溶液：甲基丙烯酸甲酯（mma）、ba、dvb、甲苯、偶氮二異丁腈。滴加完畢后在805下維持反應2.5h。然后在減壓下蒸出溶劑及未反應物(絕對壓力約8kpa，溫度不小于85)，然后經(jīng)索氏萃取器用異丙醇抽提24h，再經(jīng)洗滌烘干過篩制得表面有機高分子復合滑石粉粒子。3.3.2改性滑石粉復合粒子的的應用特性包覆高分子后的滑石粉復合粒子混配的材料，其拉伸、沖擊強度均較滑石粉

10、直接填充者有明顯的提高，包覆粒子的沖擊、拉伸強度大致提高(1194)，而經(jīng)無規(guī)共聚柔性高分子包覆的拉伸強度提高136，沖擊強度提高162。柔性高分子包覆的滑石粉復合粒子混配材料，其增強增韌效果十分明顯7，而且可在大范圍填充下(粒子填充質(zhì)量分數(shù)5 本文來自文秘114 ，轉載請保留此標記。 35)強韌性增長持續(xù)有效(拉伸強度提高1/3，沖擊強度提高近2/3)。這種復合粒子是一種行之有效的提高制品綜合性能、降低材料成本的新型填充材料，用于電纜料時綜合性能良好。3.4硅烷偶聯(lián)劑改性滑石粉屬于極性的水不溶物質(zhì)，當它們分散于極性極小的有機高分子樹脂中，因極性的差別，造成二者相容性不好，直接或過多地填充往往

11、容易導致材料的某些力學性能下降以及易脆化等缺點，從而對制品的加工性能和使用性能帶來負面影響?？刹捎霉柰榕悸?lián)劑對滑石粉填料的表面進行改性處理。3.4.1改性方法將硅烷偶聯(lián)劑(如kh570)配成溶液，攪拌均勻。將溶液滴入烘干后的滑石粉中，攪拌4060min，使處理劑充分包覆填料8，再經(jīng)加熱烘干即制得改性滑石粉。3.4.2復合材料的應用性能由硅烷偶聯(lián)劑進行表面改性的滑石粉作為高分子材料的填料，可使填充體系的強度、模量均有明顯的提高，改性效果良好，具有較好的實際應用價值。3.5磷酸酯改性3.5.1改性方法主要包覆處理過程9為:先將滑石粉于80攪拌下在磷酸酯的水溶液中預包覆1h，接著于95左右干燥；最后再升高溫度至125，熱處理lh。磷酸酯的用量為滑石粉的0.5至8質(zhì)量百分數(shù)。3.5.2磷酸酯包覆滑石粉的性能磷酸酯可與滑石粉表面發(fā)生化學吸附和物理吸附反應形成表面包覆，增加表面包覆量可改善滑石粉的分散狀態(tài)，可顯著改變填充體系的形態(tài)和機械性能。4展望滑石因其獨特的物理化學性質(zhì)，被廣泛用于造紙、化妝品、日用化工、陶瓷、塑料、建筑材料、橡膠及醫(yī)藥等行業(yè)。pp塑料的改性滑石粉將是滑石在塑料工業(yè)中的重要應用領域，需針對不同塑料產(chǎn)品的需要來設計滑石產(chǎn)品。對滑石粉的改性還必須考慮到生產(chǎn)成本以及使用工藝中的問題，還必須努力使滑石生產(chǎn)加工面向能充分體現(xiàn)滑石的特性及優(yōu)勢的高附