超細(xì)改性伊利石的制備及其在PE、PP中的應(yīng)用 承德人和礦業(yè)
發(fā)布時間：2017/07/29 點擊量：
硅酸鹽粘土類礦物作為礦物材料的的重要組成部分,因其具有獨特的物化性質(zhì),在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。江西某伊利石資源儲量豐富、成因復(fù)雜、顏色較深,直接投入使用的可能性較低。本論文根據(jù)該伊利石所具有的物理性質(zhì),設(shè)計了一系列加工技術(shù)方案,提高了伊利石礦物的應(yīng)用價值。本論文首先以XRD、FTIR、SEM等手段對江西某伊利石的礦物學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的表征,在此基礎(chǔ)之上設(shè)計了脫泥漂白、插層剝片及表面改性實驗方法,成功制備了超細(xì)改性伊利石粉體,并將其作為填充劑對PE、PP進(jìn)行了增韌研究。通過實驗研究,獲得以下結(jié)論:(1)、江西某伊利石原礦中除含有伊利石外,還存在高嶺土、蒙脫土等礦物,風(fēng)化作用產(chǎn)生的三價鐵雜質(zhì)使得伊利石原礦藍(lán)光白度較低,僅為38.04%。該伊利石顆粒直徑大小不均一,主要集中在8.02-28.94μm之間。(2)、本文以硅酸鈉為脫泥劑,當(dāng)其加入量為0.3%時,樣品藍(lán)光白度提高了3.03%,脫泥效果較為理想;采用正交試驗法對脫泥后的樣品進(jìn)行酸溶漂白研究,當(dāng)?shù)V漿濃度為25%、HCl濃度為25%、反應(yīng)時間為120min、反應(yīng)溫度為90℃時,樣品藍(lán)光白度提高了9.28%。(3)、本文以N2H4·H2O為最終插層劑,對伊利石進(jìn)行插層剝片處理。與原礦相比,當(dāng)N2H4·H2O的加入量為30%、反應(yīng)溫度為40℃、反應(yīng)時間為4h時,所得插層復(fù)合物經(jīng)剝片處理后,其D25、D50、D90分別減小2.06μm、3.57μm、3.86μm,比表面積增大了0.06m2/g。以D50作為最終評價標(biāo)準(zhǔn),其顆粒直徑小于10μm,為超細(xì)粉體。XRD圖譜分析可知,N2H4·H2O分子進(jìn)入到伊利石片層間,使其(002)、(006)晶面間距分別增加了0.13?、0.01?。N2H4·H2O分子作為質(zhì)子給予體,通過破壞伊利石層間氫鍵,進(jìn)入其層間,與硅氧四面體中的氧原子形成新的氫鍵而實現(xiàn)插層。(4)、本文以KH-560為改性劑,采用正交試驗法對超細(xì)伊利石粉體進(jìn)行改性研究。當(dāng)KH-560加入量為0.5%、反應(yīng)溫度為140℃、反應(yīng)時間為120min時,改性樣品的吸油率降低了7.6%,接觸角增大了23°。FTIR譜圖分析可知:改性后伊利石樣品在2941cm-1及2884cm-1處出現(xiàn)了-CH2伸縮振動的吸收峰,這說明KH-560與伊利石表面-OH發(fā)生鍵合,包覆在伊利石粉體表面,使其疏水性增加。(5)、本文以超細(xì)改性伊利石粉體為填充劑,對PE、PP進(jìn)行增韌研究。實驗結(jié)果表明:與純PE相比,當(dāng)伊利石填料的加入量為2%、密煉溫度為220℃、密煉時間為15min時,復(fù)合材料拉伸強度和斷裂伸長率分別提高了53.00%、37.28%;與純PP相比,當(dāng)伊利石填料的加入量為3%、密煉溫度為220℃、密煉時間為10min時,復(fù)合材料拉伸強度和斷裂伸長率分別提高了20.48%、48.09%。
