Модификация поверхности каолина: механизмы, методы и промышленное применение

Каолин является важным невозобновляемым неметаллическим минеральным ресурсом, и крупные месторождения высококачественного каолина в настоящее время редки. Благодаря постоянным исследованиям каолина, отрасли перерабатывающей промышленности смещаются в сторону спроса на продукцию среднего и высокого класса. Рыночный спрос на высококачественный каолин растет быстрее, чем рынок в целом, усиливая противоречия между спросом и предложением в Китае. Поэтому исследователям необходимо применять различные технологии обработки, чтобы сделать каолин идеальным для различных промышленных применений, тем самым ориентируясь на различные рынки. Модификация поверхности каолина это важнейший процесс, который улучшает свойства материала, делая его более пригодным для различных промышленных применений.

Неорганический модификация

Одним из методов экономии диоксида титана является модификация поверхности и сверхтонкая обработка, а также нанесение порошка диоксида титана на поверхность инертных частиц каолина. Производители могут использовать этот композитный порошок титановых белил в качестве пигмента в пластмассах, резине, бумаге и покрытиях.

Органическая модификация

Целью органической модификации поверхности каолиновых наполнителей является улучшение их эксплуатационных характеристик в резине, кабелях, пластиках, красках, покрытиях и химических носителях. Обычные модификаторы поверхности включают силановые связующие агенты, органосиликон (силиконовое масло), полимеры, поверхностно-активные вещества и органические кислоты.

Модификация силанового связующего агента

Исследователи обычно используют силановые связующие агенты как наиболее эффективные модификаторы поверхности для каолина. Процесс модификации относительно прост, обычно включает добавление каолина и подготовленного силанового связующего агента в машину для модификации поверхности для обработки. На результаты обработки влияют многие факторы, такие как вязкость и поверхностные характеристики каолина (поверхностные функциональные группы и реакционная способность), тип, количество и применение силанового связующего агента, а также время и температура обработки.

Модифицированное силиконовое масло

Каолин, используемый в качестве наполнителя в электрических проводах и кабелях (например, ПВХ), обычно поверхностно модифицируется силиконовым маслом. После прокаливания каолин удаляет структурную воду, и, следовательно, полученная поверхность метакаолина легко реагирует с кислородом в молекулах силиконового масла. В результате этот процесс позволяет силиконовому маслу покрывать внешний слой частиц прокаленного каолина, тем самым образуя гидрофобную пленку молекулярной толщины. Кроме того, исследования показывают, что по мере увеличения количества силиконового масла и времени обработки гидрофобность прокаленного каолина улучшается.

Модификация органической кислоты

Стоимость производства каолиновых наполнителей с силановым покрытием относительно высока.
В патенте США 4,798,766 используется аминирование, за которым следует поверхностная обработка аминированного каолина и других силикатных минеральных наполнителей ненасыщенными органическими кислотами, такими как щавелевая кислота, декановая кислота и дикарбоновые кислоты. Модифицированный каолин, обработанный этим методом, может использоваться в качестве наполнителя в нейлоне 66.

Модификация органического амина

Катионные поверхностно-активные вещества, такие как октадециламин, также могут быть использованы для модификации поверхности каолина. Их полярные группы взаимодействуют с поверхностью частиц каолина посредством химической и физической адсорбции.

Модификация интеркаляции

Слои каолиновых единиц содержат связи -ОН и связи Si-O, которые легко образуют водородные связи. Кроме того, небольшое межслоевое расстояние позволяет некоторым небольшим полярным молекулам интеркалировать между слоями, увеличивая межслоевое расстояние. Этот процесс изменяет гидрофильность промежуточного слоя на олеофильность, снижая поверхностную энергию промежуточного слоя и облегчая интеркалирование других органических макромолекул посредством процесса замещения.

Исследователи достигают интеркаляционной модификации каолина путем разрыва межслоевых водородных связей и образования новых водородных связей, следуя механизму переноса электронов. В процессе переноса электронов донор протона получает электрон для образования водородной связи. Эти интеркаляторы содержат функциональные группы, такие как -NH, -OH, -COOH и т. д. Акцептор протона теряет электрон для образования водородной связи, и эти интеркаляторы обычно содержат функциональные группы, такие как C=O, -NO, -SO и т. д. Интеркаляторы, которые содержат как донорные, так и акцепторные функциональные группы протона, обладают двойной способностью получать и терять электроны, что позволяет им образовывать водородные связи по отдельности или одновременно. Эти интеркаляторы содержат функциональные группы, такие как -CO-NH2, -CO-NH- и т. д. Для разных органических молекул образованные водородные связи различаются.

Заключение

Каолин является важным невозобновляемым неметаллическим минеральным ресурсом, и крупные месторождения высококачественного каолина в настоящее время редки. Благодаря постоянным исследованиям каолина, отрасли перерабатывающей промышленности переходят к спросу на продукцию среднего и высокого класса. Поэтому исследователи должны применять различные технологии обработки, чтобы сделать каолин идеальным для различных промышленных применений, в конечном итоге ориентируясь на различные рынки.

Эпический порошок

Epic Powder, более 20 лет опыта работы в отрасли сверхтонких порошков. Активно продвигаем будущее развитие сверхтонких порошков, уделяя особое внимание процессам дробления, измельчения, классификации и модификации сверхтонких порошков. Свяжитесь с нами для бесплатной консультации и индивидуальных решений! Наша команда экспертов стремится предоставлять высококачественные продукты и услуги для максимизации ценности вашей обработки порошков. Epic Powder — ваш надежный эксперт по обработке порошков!