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粉石英的超细粉碎——表面改性研究

时间:2010-01-07      阅读:866

我国粉石英储量丰富,大面积裸露地表,呈细分散状态存在,容易开采、加工。粉石英具有优异的电绝缘性、化学惰性和良好的耐酸腐蚀性,因此,可广泛应用于陶瓷、玻纤、耐火材料等领域,也可用作塑料、橡胶、油漆涂料、电绝缘封装材料环氧树脂等有机高分子材料的填料。
    与国外相比,我国填料工业对非金属矿物填料的技术要求不高。发达国家对无机填料的选用十分严谨,大量采用微细化和超微细化及表面改性的精细填料。随着我国填料工业的发展,对无机填料会提出更高的技术要求。本研究利用广西储量丰富的粉石英,进行超细粉碎和表面改性,考查了各工艺因素观看地产品性能的影响,得到适应现代工业应用的超细、预先表面改性的精细填料。
1.研究方法
    本实验采用超细粉碎、表面改性结合的方法制备粉石英精细填料,所用设备为实验室型搅拌磨,所用改性剂为r-氨基丙基三乙氧基硅烷。
    产品粒度采用激光粒度分析仪测试。产品润湿性通过测定产品吸水值、吸油值确定。产品吸水值测定方法:称取一定样品,均匀布于烧杯底部,形成一薄层,105C烘干2h,取出称重。再放入湿度为70%的恒温器(20C)中吸水24h,取出称重。比较前后两次样品重量变化,得到样品的吸水值。多次测定取平均值;产品吸油值测定方法:样品105C烘干2h,取出放干燥器冷却30min。称3g榈置于玻璃板上,逐滴加入油(邻苯二甲酸二丁酯),并用玻璃棒不断搅拌,样品随之稠化发粘,zui后成团粘在玻璃棒上,板上不留余物时,停止滴加,记下所用油量,度计算吸油值。
2.试验结果与讨论
    粉石英来自广西地质矿产测试中心,含SiO299.21%。试验过程主要考察粉碎时、改性剂用量、球矿比、液固比对产品粒度、润湿比、比表面积的影响。
    (1)粉碎时间对产品粒度、润湿性的影响
    粉碎时间越长,产品粒度越细,但粉碎60min后产品粒度减少趋势变缓,60min时等到的粉石英产品d50为4.52um,d98为14.73um,-10um含量89.16%。因颗粒粉碎达到一定细度时,存在团聚与粉碎的矛盾,影响颗粒的进一步细化。
    从理论上分析,粉石英的吸水量应随着其颗粒的细化逐渐增大,但试验结果正好相反,其吸水量并没有随粉石英粒度的细化而增大。相反,其吸油量却随着粉石英粒度的细化而增大。这一结果表明,粉石英本身具有一定的天然疏水性,且其天然疏水性随着粉石英粒径的减小而增大。粉碎60min后,粉石英粒度变化不明显。因此,选定粉碎时间为60min。
    (2)改性剂用量对产品粒度、润湿性的影响
    粉石英经过改性,其吸水量逐渐减少,而吸油量较未改性粉石英有所提高。改性剂用量达到0.8%后,吸油量的变化不明显。因此,选择改性剂用量为0.8%。另外,试验表明:粉石英经过改性,其流动性和松散程度较未改性石英有较大提高。
    粉石英经过改性,其表面疏水性增强,因而其吸水量有所减少,吸油量有所提高。改性后,产品粒度有所增加,可能是改性产品在水中分散性减少导致测试粒度增大。
    (3)球矿比对产品粒度、润湿性的影响
    球矿比对粉石英粒度,尤其是d98有较大的影响,随着球矿比减少,粉石英粒度逐渐增大。原因主要是随着球矿比的减少,石英颗粒受粉碎的作用力减少。但球矿比对粉石英吸水量、吸油量的影响较小,尤其是吸油量几乎不受球矿比变化的影响。综合考虑,选择球矿比4:1。
    (4)固液对比产品粒度、润湿性的影响
    固液比为1:1时对粉石英粒度有较大的影响,此时的粉石英吸水量也较大。因粒度越粗,粉石英吸水空间越大。而固液比为其他情况时,粉石英粒度、吸水量、吸油量受其影响较小。综合考虑,选择固液比3:1。此时的白度也较高。
    (5)搅拌强度对产品粒度、润湿性的影响
    粉石英粒度随搅拌强度的减少而略有增大,而吸水量、吸油量值变化不大。因此,搅拌强度可选择780-1350r/min。
3.结论
    粉石英通过超细粉碎-表面改性合一的工艺处理,可使d50为22046um,d98为22.14um,-10um含量76.12%、24h吸水量0.57g/100g、吸油量40.83g/100g的产品,提高粉石英的利用价值。另外,粉石英通过预先改性,可大大提高粉石英的流动性和松散程度,更好地满足现代填料的要求。研究得到的*工艺条件为:粉碎时间60min,改性剂用量0.8%,球矿比4:1,固液比3:1,搅拌强度可选择780-1350r/min。
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