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源磊小知识 | 三种超细重晶石粉改性方法

发布时间:

2024-01-29 09:34

重晶石矿粉改性中,改性剂的选择会直接影响重晶石的改性效果,以及作为填料在高分子材料中的应用效果,因此改性剂的选择对制备活性重晶石起着关键作用。在无机粉体改性中,改性剂可分为表面活性剂、偶联剂、有机聚合物、不饱和有机酸、金属氧化物及其盐、超分散剂等。目前,在活性重晶石的制备中,常用的改性剂是表面活性剂、偶联剂、金属氧化物及其盐等。

 

 

一、表面活性剂改性

根据表面活性剂活性基团的带电性可以分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂。重晶石矿粉表面电性由粉体表面的荷电离子,在不同pH值下,重晶石矿粉会带不同电荷,当pH小于等电点时,重晶石矿粉表面带正电;当pH大于其等电点时,表面带负电。

改性后的重晶石矿粉,其表面因连接亲油基,增加了颗粒与颗粒之间的空间位阻,防止颗粒之间的相互接近,避免颗粒因碰撞聚沉,提高了在高分子材料中的分散性。

1、阴离子表面活性剂改性

在水中电离后起表面活性作用的部分是带负电荷的表面活性剂称为阴离子表面活性剂。硬脂酸是应用广泛的阴离子表面活性剂,其分子的一端为长链烷基R,结构与聚合物结构相近,因此与聚合物基料有着良好的相容性;分子的另一端为 - COOH,可与无机矿粉发生物理、化学吸附。

未经改性的重晶石矿粉,由于其与橡胶界面的亲和性差限制了其在橡胶中的应用,将改性后的重晶石矿粉填充到橡胶中,不仅能提高重晶石的附加值,降低橡胶材料的生产成本,又能为制备耐磨性、耐老化性及具有特殊硬度的新型橡胶材料提供技术参考。

作为油漆填料,改性后的重晶石矿粉必须与有机质油漆有良好的亲和性,均匀分散在基体中;同时能增加油漆的光泽度、附着力等,并具有良好的抗酸、抗碱性能。

2、阳离子表面活性剂改性

当重晶石粉体表面带负电荷时,需采用阳离子表面改性剂,如甲基油酸氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵等。带正电的活性基团与重晶石表面的负电荷反应,使矿粉表面连上长链烷基,增加颗粒之间的空间位阻,避免颗粒在碰撞过程中发生团聚,从而使重晶石粉体之间分散更好,同时长链烷基与高分子材料结构相似,两者有很好的亲和性。

3、非离子表面活性剂改性

非离子表面活性剂中的亲水基团和亲油基团能分别与填料和高分子材料发生作用,加强二者联系,从而提高体系的分散性和亲和性。在制备活性重晶石时,单独使用非离子表面活性剂,得到的效果并不佳。

 

 

二、偶联剂改性重晶石

1、硅烷偶联剂改性

硅烷偶联剂是一类分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物,能在有机高分子材料与无机材料之间架起一座“桥梁”,使两种性质差异较大的材料产生一种良好的界面,牢固的结合在一起。

由硅烷偶联剂进行表面改性的重晶石超细粉体作为高分子材料的填料,与高分子材料有良好的相容性和亲和力,均匀分布在基体中。

2、钛酸酯改性

钛酸酯偶联剂是美国Kenrich石油化学公司于20世纪70年代中期开发的新型偶联剂,它对许多无机颗粒有良好的改性效果,按其化学结构可分为单烷氧基型、螯合型和配位型。改性后重晶石矿粉吸油量下降了15%,将改性后的重晶石矿粉添加到粉末涂料时,粉末涂料外观平滑,光泽度高,可以提高粉末涂料的流平性、光泽度、机械性能等。

三、金属氧化物及其盐改性

重晶石表面电势的高低不仅与表面吸附的有关,存在特性吸附时,还与吸附的金属离子有关。存在特性吸附金属阳离子时,正的表面电荷增加;存在特性吸附阴离子时,表面电荷变得更负。

重晶石矿粉表面通过化学共沉淀等方法,并经过相应的物理化学处理,可将廉价的重晶石矿粉制成复合导电粉末。

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