煅烧高岭土表面改性

体积电阻 拉伸强 老化后拉伸强断裂伸老化后断裂伸长
测试项目 率 (95 ℃) 度 度最大变化率 长率 率最大变化率
Ω·m MPa
%
%
%
技术要求 ≥5 ×10 ≥1610 ≤±20 % ≥150 ≤±20 %
实测数据 210 ×10 2315
-3
247
-4
改性煅烧高岭土填料加到农用 PE 塑料大棚膜 中 ,可起到阻隔远红外线的作用 。由于在农用塑料 大棚膜中 ,夜间土壤的温度高于棚内空间的温度时 , 土壤将发出波长 7～14μm 的远红外线 ,而填加改性 高岭土的大棚膜 ,可起到阻隔作用 。表 2 列出了几 种改性粉体填加到大棚膜中的远红外线阻隔率数 据 ,可以说明填加改性高岭土的大棚膜有较高的阻 隔率 。通过对远红外线的阻隔 ,可使农用棚膜内夜 间的温度提高 1～3 ℃,减少了夜间和白天的温差 , 并且散射线和折射线增加 ,使农作物的光照均匀 ,有 利于农作物的光合作用和生长 。
导致有机高分子制品的力学性能及其它一部分性能 合 ,齐聚形成网状结构的膜 ,覆盖在高岭土粉体颗粒
下降 ;并且高岭土的填加量不能过大 。为了改变这 表面 ,并外露有不能水解的与有机高分子有反应能
种状况 ,向功能型要求发展 ,就要对煅烧高岭土进行 力的有机功能团 R ,这些反应活性功能团可与有机
表面改性 ,使之改善煅烧高岭土与有机高分子材料 高分子树脂等发生化学反应或物理缠绕 ,使煅烧高
加入改性剂 ,然后再经高速搅拌等工艺 ,达到表面改 2 改性煅烧高岭土的应用
性的目的 。
211 在塑料中的应用 由于改性高岭土的物化性
用连续改性机改性 : SL G 三筒连续改性机是将 质 ,在塑料行业中得到了十分广泛的应用 ,特别是在
高岭土和复合改性剂按一定比例分加 ,以螺旋送料 有些制品中能起到功能性的作用 ,使制品的功能性
的亲合性 ,提高在有机高分子材料中的分散性 ,增加 岭土与有机高分子基料之间增加了交联的键桥 ,形
制品的功能性 ,加大煅烧高岭土的填加量 ,降低制品 成了牢固的化学键 ,即达到对高岭土进行表面改性
的成本 ,提高产品的附加值 。由此说明 ,煅烧高岭土 的效果 。
的表面改性是一项重要的深加工手段 ,也是扩大其
体的表面改性剂 ,可复配其它有协同作用的偶联剂 的料流撞击到折流板上 ,改变物料流动的方向 ,物料
和其它助剂 。
可旋转式的上下转动 ,强化了物料的混合与分散效
— 48 —
果 ,当磨擦升温后 ,滴加助剂 ,调整煅烧高岭土的表 体偶联剂进行更有效的表面改性 ,使改性高岭土的
观性质 。当温度继续上升时 ,以雾化或滴加的方式 性能和质量达到更高的要求 。
应用 ,第 18 卷 :338～340 23 Preparation of EP2touphed Mg ( OH) 2 flame retarded polyet hlenes
[J ] . 合成橡胶工业 ,2000 (9) 24 张军等 1 EVA 改性聚乙烯无卤阻燃泡沫塑料的研究[J ] 1 弹性
第 25 卷增刊 2002 年 9 月
非金属矿
Non2Metallic Mines
Vol125 Special Issue Sep ,2002
煅烧高岭土表面改性
李宝智1 徐星佩2
(1 核工业包头助剂厂 ,包头 104010 ;2 长沙矿冶研究院 ,长沙 410000)
摘 要 主要叙述了煅烧高岭土的表面改性 ,介绍了改性剂 、改性设备和改性方法 ,并列举了改性煅烧高岭土的应用效果 。 关键词 煅烧高岭土 表面改性 偶联剂
体 ,2001 (6) 25 Carpentier ,Fabien ( ENSCL) ,etc. Rheological investigations in fire
retardancy :Application to et hylene2vinyl2acetate copolymer2magne2 sium hydroxide/ zinc borate formulations [J ] . Polymer Internation2
基团与煅烧高岭土粉体颗粒表面的羟基反应 ,形成
改性剂的用量 ,可根据煅烧高岭土的改性量 、比
强有力的化学键合 ;另一部分基团可与有机高分子 表面积 、最小包覆面积计算出 。一般的经验加入量
材料产生某些化学反应或物理缠绕 ,这就使煅烧高 是 013 %～112 %左右 。
岭土的表面性质得到改变 ,达到表面改性的目的 。 112 改性设备及改性方法 表面改性的设备有高
业 ,1997 (5) 20 李玉华等 1 氢氧化镁填充的 VAMAC 无卤低烟阻燃电缆胶料的
配方和性能[J ]1 橡胶工业 ,1997 ,44 21 丁军等 1 复合无卤阻燃剂及其在电缆料中的应用研究 [J ] 1 化
学与粘合 ,1997 (2) :107～109 22 叶红卫等 1 红磷/ 氢氧化镁高效阻燃体系研究[J ]1 石化技术与
填 料
300 %定伸 M Pa
改性煅烧高岭土 (1250 目)
611
改性煅烧高岭土 (400 目)
512
半补强炭黑
515～612
扯断强度 M Pa 2519 2511 24
伸长度 % 670 620 600
工中相辅相成 ,相克相消 ,认真分析原辅材料的质 212 在橡胶制品中的应用 在橡胶制品生产中 ,提
及加工工艺等 。应以此为依据 ,有针对性地选择好 强效果 ,由此改善了橡胶制品的生产工艺和产品的
改性剂 ,调整好改性剂的配方 ,确定合理的加工工 性能 。
艺 。高岭土的表面改性 ,不仅只用偶联剂 ,而是要根
改性高岭土在橡胶中的应用 ,一般都能起到半
据不同煅烧温度的高岭土性质及有机高分子制品的 补强以上的效果 (表 3) ,并有利于和胶料的交联 ,其
本 ,更重要的是能够提高其部分性能 。但是煅烧高 分子中的烷氧基 ,首先可水解形成反应活泼的硅醇
岭土与有机高分子材料基质的界面性质有所不同 , 基 ,然后与高岭土表面的羟基反应 ,形成氢键 ,并缩
由此可造成两者的亲合性差 ,使之影响到煅烧高岭 合成共价键 。由于氢键和共价键是远比范德华力强
土在有机高分子材料中的分散和交联等作用 ,从而 的界面作用力 ,此时硅烷各分子间的硅醇基相互缩
highly filled HDPE composites[J ] . Polymers and Polymer Compos2
ites ,8 7 2000 12 安悦等 1 无机阻燃剂天然水镁石的表面改性机理 [J ] 1 抚顺石
油学院学报 ,1998 (6) 13 王丽秋等 1 纤维级氢氧化镁阻燃体系研究 [J ] 1 功能高分子学
技术要求 ,加入一定量的其它功能性的助剂 ,配合主 分散 效 果 及 硫 化 效 率 有 明 显 的 改 (下转第 13 页)
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石油化工学院学报 ,1998 ,10 (4) :4～7 11 Zhang , Yong. Effect of silicone oil on t he mechanical properties of
111 表面改性剂 一般用于有机高分子制品中的 速捏合机和连续式改性机 ,也可用高频振动研磨机
改性高岭土的表面改性剂 ,多为偶联剂 。偶联剂主 对煅烧高岭土进行表面改性 。
要为硅烷类 、钛酸酯类 、铝酸酯类等 。用于煅烧高岭
用高速捏合机改性 :将煅烧高岭土粉体加入到
土的表面改性剂 ,一般是以选择硅烷类偶联剂为主 捏合机中 ,在搅拌叶片的高速旋转运动下 ,高速旋转
量 、规格 、配方设计等工艺技术参数和工艺条件等 , 高各种配合剂在胶料中的分散和交联程度 ,是确保
这些因素都能影响到改性高岭土的应用效果 。
制品胶料质地均一和制品性能优异的关键 。改性煅
所以 ,要搞好高岭土表面改性工作 ,就需认真地 烧高岭土与胶料的表面极性Βιβλιοθήκη Baidu本一致 ,很易被胶料
了解有机高分子制品的主要技术要求 ,主体原材料 润湿 ,并且吃粉快 ,可提高其分散性 ,起到一定的补
要 ,有目的地将其表面原有的物化性质进行改变 ,即 对特殊要求的产品要选择两种以上有协同作用的偶
利用表面化学的原理 ,将偶联剂等在高岭土颗粒表 联剂及助剂 ,配制成复合表面改性剂 ,对煅烧高岭土
面产生吸附作用或化学反应 。根据偶联剂含有两类 进行复合表面改性 。也可根据技术要求等情况 ,将
不同性质的化学基团结构的特点 ,使其中的一部分 两种以上的偶联剂和助剂分先后加入使用 。
[J ]1 功能高分子学报 ,2001 (3) 17 倪忠斌等 1 低烟无卤阻燃电缆料的研制 [J ] 1 无锡轻工大学学
报 ,第 28 卷 :500～502 18 李玉华 1 耐辐射无卤阻燃绝缘 EPDM 电缆胶料的研究 [J ] 1 橡
胶工业 ,1997 ,44 19 李梅等 1Mg (OH) 2 复合型阻燃剂在 PVC 中的应用[J ]1 塑料工
方式进入到改性腔中 ,高岭土可在该段加热 。物料 增强 ,成本降低 。
进入改性腔体后 ,在高速旋转的转子带动下 ,呈流化
在 PVC 塑料电缆中加入改性高岭土 ,可提高电
态旋 转 , 对 物 料 进 行 充 分 打 散 混 合 和 强 制 改 性 。 缆的体积电阻率 (表 1) ,是高压电缆生产中不可缺
报 ,1998 (9) 14 今村 秀树 1 日特开平 5217 ,692 ,199311126 15 冯嘉春等 1 稀土偶联剂 ( REC) 对 PP/ Mg (OH) 2 体系性能的影
响[J ]1 中国塑料 ,2000 (10) 16 王正洲等 1 表面处理剂在氢氧化镁阻燃聚乙烯体系中的应用
我国非金属矿的加工利用技术已快步发展 ,其
硅烷 类 偶 联 剂 是 有 机 硅 化 合 物 , 通 式 为 :
中煅烧高岭土的应用领域也在不断的扩大 ,它作为 填料或功能性填料在塑料 、涂料 、橡胶等行业中已得 到了较好的应用 ,不仅可降低有机高分子制品的成
R Si X n 。其中 : R 代表不能水解的与有机高分子材 料有反应能力的有机功能团 , X n 代表可水解的烷氧 基 。在对煅烧高岭土进行表面改性时 ,硅烷偶联剂
PSC 连续改性机是先将高岭土在螺旋送料段加热 , 少的一种功能性材料 。
然后输送到雾化腔 ,复合改性剂以雾状与物料接触 ,
表 1 改性高岭土在 PVC 塑料电缆中的应用
得以充分混合 。进入打散段 ,在搅拌棒的高速搅拌 下 ,对物料进行充分的打散和混合 ,以达到表面改性 的目的 。
用高频振动研磨机进行表面改性 :该设备是依 靠激振器 ,使筒体内的介质产生高频率小振幅的振 动 ,由于振动加速度比重力加速度大得多 ,使磨管内 的介质产生高强度的冲击和旋转运动 ,并且物料可 快速升温 ,使物料在强力振动和一定的温度中能快 速有效地被打散 、混合 。该法可将煅烧后的高岭土 的打散和表面改性一次完成 ,在打散的过程中即可 进行表面改性 。使用该机前首先要调整好介质的级 配 ,当物料输入磨机振动磨擦升温后 ,复合改性剂可 在磨管的加液口处以雾化的方式按物料的流动比量 加入 ,也可在上 、下磨管的加液口处 ,分别加入助剂 和改性剂等 。该设备的改性效果不但好 ,而且还可 提高煅烧高岭土的加工效率 、简化生产工艺 ,降低了 高岭土的改性成本 ,具有很好的应用价值 。 113 表面改性主要注意的问题 目前改性煅烧高 岭土主要应用于有机高分子制品行业 ,而这些行业 所用的有机原料 、配方 、加工工艺及技术性能的要求
表 2 不同填料大棚膜中的远红外线阻隔率 ( %)
空白
改性碳酸钙 远红外线陶瓷粉 改性高岭土
50
61
70
8616
表 3 改性高岭土在橡胶中的补强效果
不同 ,这样就给煅烧高岭土的表面改性提出了一个 重要的问题 ,即怎样才能适应和满足其要求 ,并能显 示出改性高岭土的功能性 。因此 ,改性高岭土能否 起到功能性作用 ,首先应注意各种有机高分子制品 的原辅材料和生产工艺的技术环节 ,是不是能在加
近年来 ,偶联剂的品种较多 ,所以表面改性剂的
应用领域和提高有机高分子制品质量的一条有效的 选择是高岭土表面改性的关键 。不同的硅烷偶联剂
途径 。
与其它助剂的复配方法 、使用方法和适用的范围都
1 煅烧高岭土表面改性
不相同 。因而要根据不同的有机高分子基料及不同
煅烧高岭土表面改性是根据高分子等制品的需 应用行业的技术要求等 ,选择不同的偶联剂和助剂 。