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      技術進展
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      滑石粉為什么要進行表面改性?有哪些方法?
      來源:中國粉體技術網    更新時間:2020-09-22 16:24:35    瀏覽次數:
       
        滑石是一種含水的鎂硅酸鹽礦物,是中國的優勢礦產之一,具有良好的電絕緣性、耐熱性、化學穩定性、潤滑性、吸油性、遮蓋力及機械加工性能等特性,廣泛應用于化妝品、油漆涂料、造紙、塑料、電纜、陶瓷、防水層材料等領域。
        
        1、滑石粉為什么要進行表面改性?
        
        與其他非金屬礦物粉體材料一樣,滑石粉的表面有機化處理是必要的。這是由于滑石粉表面含有親水基團而具有較高的表面能,作為無機填料與有機高聚物分子材料之間在化學結構和物理形態上有著很大的差異,缺少親和性,需對滑石粉粒子進行表面處理以改善滑石粉與聚合物二者之間的界面結合力,提高滑石粉粒子與聚合物的均勻分散性及相容性。
        
        另外,超細滑石粉應用到涂料中,由于其表面積大,需要的潤濕分散體就越多,不容易分散進而影響涂料的性能。現在一些乳膠漆里面吸油高的滑石粉,很多廠家都沒有或者只進行簡單表面處理,所以大大限制了它的應用。
        
        對滑石粉進行表面改性處理,可提高滑石粉與聚合物的界面親和性,改善滑石粉填料在高聚物基料中的分散狀態,這樣滑石粉在復合材料中就不僅具有增量作用,還能起到增強改性的效果,從而提高復合材料的物理力學性能,使滑石得到更好的應用效果和更廣泛的應用領域。
        
        在政策方面,工信部印發的《滑石行業規范條件(2017年本)》中明確指出:鼓勵采用滑石粉表面改性等技術,發展滑石粉母粒、微孔陶瓷、高端涂料用滑石粉等高附加值產品。
        
        2、滑石粉有哪些表面改性方法?
        
        滑石粉表面改性的機理是利用某些帶有兩性基團的小分子或高分子化合物對進行復合的物質中的一種或兩種進行表面改性,使其表面由憎水變為親水,目的是使兩種物質更好地結合。
        
        (1)表面覆蓋改性法
        表面覆蓋改性法是將表面活性劑或偶聯劑覆蓋于粒子表面,使表面活性劑或偶聯劑以吸附或化學鍵的方式與粒子表面結合,使粒子表面由親水變為疏水,賦予粒子新的性質,使粒子與聚合物的相容性得以改善。
        
        該方法是目前最普遍采用的方法。大致可理解為:針對滑石粉與聚合物親和力不高的缺點,將帶有兩性基團的表面活性劑覆蓋粒子上,親水基團朝向粒子表面,親油基團朝向外面,這樣與聚合物結合時就有好的相容性,達到改性目的,擴大滑石粉的應用范圍。
        
        例如:加入硅烷偶聯劑改性的滑石粉能顯著提高基體的機械性能,隨著滑石粉量和聚丙烯量的增加,材料的彎曲性能提高,當基體中聚丙烯含量為50%時,抗張強度基本不受填料含量的影響。
        
        (2)機械化學法
        
        機械化學法是通過粉碎、摩擦等方法將比較大的粒子變得較小,使粒子的表面活性變大,即增強其表面吸附能力,簡化工藝的同時還可以降低成本,同時更易控制產品的質量。超細粉碎是物料深加工的重要手段,其主要目的是為現代工業提供高性能的粉體產品。此過程不是簡單的物料粒度減小,它包含了許多復雜的粉體物質性質和結構的變化、機械化學變化。
        
        楊華明等研究了滑石粉超細粉碎過程中物理化學性質的變化,討論了物理化學性質變化的相關機理。研究表明:滑石粉經攪拌磨超細粉碎后,表面活性增強,熱效應改善,白度提高,粉體性質變化與超細粉碎過程的熱力學特性密切相關。
        
        (3)外膜層改性法
        
        外膜層改性是在粒子表面均勻地包覆一層聚合物,從而賦予粒子表面新的性質。
        
        左建華等用TDI(甲苯二異氰酸酯)、HPA對無機粒子滑石粉進行表面處理,與常規的滑石粉粒子填充物相比,包覆后的滑石粉填充高分子材料后,其最大拉伸強度、沖擊強度均明顯提高,提高率分別達到136%和162%,可作為新型強韌型填充改性劑用于PVC電纜料。
        
        (4)局部活性改性
        
        局部活性改性利用化學反應在粒子表面接枝上一些可與聚合物相容的基團或官能團,使無機粒子與聚合物有更好的相容性,從而達到無機粒子與聚合物復合的目的。
        
        (5)高能量表面改性
        高能量表面改性是利用高能放電、等離子射線、紫外線等所產生的巨大能量對粒子表面改性,使其表面具有活性,提高粒子與聚合物的相容性。
        
        (6)沉淀反應改性
        沉淀反應改性利用沉淀反應進行改性。這種方法就是利用沉淀效應對粒子表面進行包覆,從而達到改性的效果。
        
        隨著人們對滑石粉特性的認識逐步加深,滑石粉在涂料、塑料等行業中的應用領域將不斷擴大。由于改性高檔滑石粉的生產能力遠遠小于國內外市場的需求,滑石粉的合理改性越來越被人們重視。因此,在我們熟悉滑石粉各種理化性能及其在各行業中應用特性的同時,要在實驗和生產應用中不斷總結,不斷探索創新,運用現在高科技手段擴大中低檔產品的深加工,開發高附加值的滑石產品。
        
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