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超細改性伊利石的制備及其在PE、PP中的應用 承德人和礦業

發布時間: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,在工業生產和日常生活中有著廣泛的應用。江西某伊利石資源儲量豐富、成因復雜、顏色較深,直接投入使用的可能性較低。本論文根據該伊利石所具有的物理性質,設計了一系列加工技術方案,提高了伊利石礦物的應用價值。本論文首先以XRD、FTIR、SEM等手段對江西某伊利石的礦物學性質進行了系統的表征,在此基礎之上設計了脫泥漂白、插層剝片及表面改性實驗方法,成功制備了超細改性伊利石粉體,并將其作為填充劑對PE、PP進行了增韌研究。通過實驗研究,獲得以下結論:(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,風化作用產生的三價鐵雜質使得伊利石原礦藍光白度較低,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,當其加入量為0.3%時,樣品藍光白度提高了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行酸溶漂白研究,當礦漿濃度為25%、HCl濃度為25%、反應時間為120min、反應溫度為90℃時,樣品藍光白度提高了9.28%。(3)、本文以N2H4·H2O為最終插層劑,對伊利石進行插層剝片處理。與原礦相比,當N2H4·H2O的加入量為30%、反應溫度為40℃、反應時間為4h時,所得插層復合物經剝片處理后,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作為最終評價標準,其顆粒直徑小于10μm,為超細粉體。XRD圖譜分析可知,N2H4·H2O分子進入到伊利石片層間,使其(002)、(006)晶面間距分別增加了0.13?、0.01?。N2H4·H2O分子作為質子給予體,通過破壞伊利石層間氫鍵,進入其層間,與硅氧四面體中的氧原子形成新的氫鍵而實現插層。(4)、本文以KH-560為改性劑,采用正交試驗法對超細伊利石粉體進行改性研究。當KH-560加入量為0.5%、反應溫度為140℃、反應時間為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處出現了-CH2伸縮振動的吸收峰,這說明KH-560與伊利石表面-OH發生鍵合,包覆在伊利石粉體表面,使其疏水性增加。(5)、本文以超細改性伊利石粉體為填充劑,對PE、PP進行增韌研究。實驗結果表明:與純PE相比,當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,復合材料拉伸強度和斷裂伸長率分別提高了20.48%、48.09%。
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