石英表面改性技術簡述

/石英表面改性技術簡述石英粉的表面改性，依據(jù)用途不同，可以分為二種：一以以提高石英砂機械性能的涂覆改性，如樹酯覆膜的精細鑄造砂、油井濾油砂等，其特點是涂層本身只含一層覆蓋層，涂層與礦物之間不產(chǎn)生任何化學鍵；二是以提石英粉與樹酯或高聚物基料相容性的表面化學改性，如用橡膠和塑料的填料，其特點是表面改性劑或覆蓋劑與礦粒之間有化學吸附作用。①表面涂覆改性殼型鑄造砂是鑄造工業(yè)中用來生產(chǎn)高干凈度產(chǎn)品的一種技術，產(chǎn)品不需進行機械精加工。這種技術能在大規(guī)模的生產(chǎn)中采納，由于它除能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的鑄造表面外，還具有生產(chǎn)速度高、再現(xiàn)性好的特點。為了得到光滑的加工面，鑄膜用表面涂有酚醛樹脂或呋喃樹脂的細砂粒制成。這種帶有涂層的砂倒入熱模板，當溫度為200C左右時，樹脂軟化，并與砂粒粘結在一起。當殼體或模制品冷卻并硬化后，取下模具以供再次鑄造用。表面涂層的砂一般采納圓形，這樣可以削減樹脂的用量。選用不同的涂料可以制成各種品級的涂覆樹脂砂。這種樹脂砂既能獲得高的熔膜鑄造速度，又能保持模具和模芯生產(chǎn)中得到高抗卷殼和抗開裂性能。樹脂涂層覆膜砂的加工方法可分為熱法和冷法二種。在涂覆前應對石英砂進行沖洗、擦洗和干燥。冷法覆膜砂是在室溫下制備。先將粉狀樹脂與砂混勻，然后加入溶劑（工業(yè)酒精、丙酮或糠醛），再連續(xù)混碾至溶劑揮發(fā)完，干燥后經(jīng)粉碎和過篩后即得產(chǎn)品。但改法有機溶劑用量大，僅用于小量生產(chǎn)。熱法覆膜是將砂子加熱進行涂覆。先將石英砂加熱到120～160C，而后與樹指在混砂機中混勻（樹脂酸用量為石英砂量的2～5%）。這時樹脂砂被熱炒軟化，包覆在砂粒表面，隨著溫度降低而變粘，此時加入烏洛托品分布在砂粒表面，并使砂激冷（烏洛托品作為催化劑可在殼模形成時使樹脂固化），再加入硬脂酸鈣（防止結塊）混合后出砂，然后粉碎、過篩、冷卻后即得產(chǎn)品。此法效果好，適合大量生產(chǎn)。但工藝較多而雜，需要專門的混砂設備。采納呋喃樹脂涂覆改性后的砂用于油井鉆探。在采油的第二階段，用泵將這些砂送到井下的采區(qū)，以擴大裂縫和加添產(chǎn)量。涂料在油井溫度條件下固化，砂子留在裂縫中形成固體過濾器，它將回收的油中的碎屑篩出。②表面化學改性用于橡膠、塑料填料的石英粉，必需使其表面與聚和物基料相容，以使填充材料獲得最佳的性能和最好的可加工性，這就需要對石英粉表面進行表面化學改性。石英粉的表面化學改性重要使用硅烷偶聯(lián)劑，所用的各種硅烷包括氨基、環(huán)氧基、三甲基、甲基和乙烯基硅烷。硅烷偶聯(lián)劑的RO官能團水解產(chǎn)生硅醇基，這一基團可與SiO2進行化學吸附或與表面原有的硅醇基結合為一體，成為均相體系。這樣既除去了SiO2表面的水份，又與其中的氧原子形成硅醚鍵，從而使偶聯(lián)劑的另一端所攜帶的高分子聚合物具有很好的親和性的有機官能團R堅固覆蓋在石英粉體表面，形成具有反應活性的包覆膜。有機官團R能降底石英的表面能，改善與高聚物基料的潤濕性，提高石英粉與高聚物基料的相容性。此外，這種新的界面曾還可改善填充覆合體系的流變性能。影響石英粉表面化學改性效果的重要因素有：硅烷偶聯(lián)劑的品種、用量、用法及處理時間和處理溫度、PH值等。表面改性工藝有濕混合法和干混合法二種。濕混合法：利用適當?shù)南♂屢汉椭鷦┡c硅烷偶聯(lián)劑強制混合配成處理液，對石英粉進行浸泡，然后脫去水分。干混合法：加