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源磊小知识 | 石英粉的表面改性方法有哪些?

发布时间:

2024-01-29 09:34

石英粉的表面改性,根据用途不同,可以分为二种:一以以提高石英砂机械性能的涂覆改性,如树酯覆膜的精细铸造砂、油井滤油砂等,其特点是涂层本身只含一层覆盖层,涂层与矿物之间不产生任何化学键;二是以提高石英粉与树酯或高聚物基料相容性的表面化学改性,如用橡胶和塑料的填料,其特点是表面改性剂或覆盖剂与矿粒之间有化学吸附作用。

 

 

表面涂覆改性

壳型铸造砂是铸造工业中用来生产高光洁度产品的一种技术,产品不需进行机械精加工。这种技术能在大规模的生产中采用,因为它除能生产优质的铸造表面外,还具有生产速度高、再现性好的特点。为了得到光滑的加工面,铸膜用表面涂有酚醛树脂或呋喃树脂的细砂粒制成。这种带有涂层的砂倒入热模板,当温度为200°C左右时,树脂软化,并与砂粒粘结在一起。当壳体或模制品冷却并硬化后,取下模具以供再次铸造用。表面涂层的砂一般采用圆形,这样可以减少树脂的用量。

选用不同的涂料可以制成各种品级的涂覆树脂砂。这种树脂砂既能获得高的熔膜铸造速度,又能保持模具和模芯生产中得到高抗卷壳和抗开裂性能。

树脂涂层覆膜砂的加工方法可分为热法和冷法二种。在涂覆前应对石英砂进行冲洗、擦洗和干燥。

冷法覆膜砂是在室温下制备。先将粉状树脂与砂混匀,然后加入溶剂(工业酒精、丙酮或糠醛),再继续混碾至溶剂挥发完,干燥后经粉碎和过筛后即得产品。但改法有机溶剂用量大,仅用于小量生产。

热法覆膜是将砂子加热进行涂覆。先将石英砂加热到120~160°C,而后与树脂在混砂机中混匀(树脂酸用量为石英砂量的2~5%)。这时树脂砂被热炒软化,包覆在砂粒表面,随着温度降低而变粘,此时加入乌洛托品分布在砂粒表面,并使砂激冷(乌洛托品作为催化剂可在壳模形成时使树脂固化),再加入硬脂酸钙(防止结块)混合后出砂,然后粉碎、过筛、冷却后即得产品。此法效果好,适合大量生产。但工艺较复杂,需要专门的混砂设备。

采用呋喃树脂涂覆改性后的砂用于油井钻探。在采油的第二阶段,用泵将这些砂送到井下的采区,以扩大裂缝和增加产量。涂料在油井温度条件下固化,砂子留在裂缝中形成固体过滤器,它将回收的油中的碎屑筛出。

表面化学改性

用于橡胶、塑料填料的石英粉,必须使其表面与聚和物基料相容,以使填充材料获得最佳的性能和最好的可加工性,这就需要对石英粉表面进行表面化学改性。

石英粉的表面化学改性主要使用硅烷偶联剂,所用的各种硅烷包括氨基、环氧基、三甲基、甲基和乙烯基硅烷。硅烷偶联剂的—RO官能团水解产生硅醇基,这一基团可与SiO2进行化学吸附或与表面原有的硅醇基结合为一体,成为均相体系。这样既除去了SiO2表面的水份,又与其中的氧原子形成硅醚键,从而使偶联剂的另一端所携带的高分子聚合物具有很好的亲和性的有机官能团—R'牢固覆盖在石英粉体表面,形成具有反应活性的包覆膜。有机官团—R'能降低石英的表面能,改善与高聚物基料的润湿性,提高石英粉与高聚物基料的相容性。此外,这种新的界面还可改善填充覆合体系的流变性能。

影响石英粉表面化学改性效果的主要因素有:硅烷偶联剂的品种、用量、用法及处理时间和处理温度、PH值等。

 

 

表面改性工艺分为二种

湿混合法:利用适当的稀释液和助剂与硅烷偶联剂强制混合配成处理液,对石英粉进行浸泡,然后脱去水分。

干混合法:加入少量稀释液与硅烷配成处理剂,在高速搅拌、分散和一定温度条件下,将处理剂以喷雾状加入石英粉中,经搅拌处理一定时间后出料。此法不需要再脱水干燥。

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