تعديل سطح الكاولين: الآليات والأساليب والتطبيقات الصناعية

الكاولين مورد معدني غير متجدد مهم، ورواسبه عالية الجودة نادرة حاليًا. مع استمرار البحث في الكاولين، تتجه الصناعات التحويلية نحو الطلب على منتجات تتراوح بين المتوسطة والعالية الجودة. ينمو طلب السوق على الكاولين عالي الجودة بوتيرة أسرع من نمو السوق ككل، مما يزيد من حدة تناقضات العرض والطلب في الصين. لذلك، يحتاج الباحثون إلى تطبيق تقنيات معالجة متنوعة لجعل الكاولين مثاليًا لتطبيقات صناعية متنوعة، وبالتالي استهداف أسواق مختلفة. تعديل سطح الكاولين هي عملية حاسمة تعمل على تعزيز خصائص المادة، مما يجعلها أكثر ملاءمة لمختلف التطبيقات الصناعية.

غير عضوي تعديل

إحدى طرق توفير ثاني أكسيد التيتانيوم هي تعديل السطح والمعالجة الدقيقة للغاية، بالإضافة إلى طلاء مسحوق ثاني أكسيد التيتانيوم على سطح جزيئات الكاولين الخاملة. يمكن للمصنعين استخدام مسحوق التيتانيوم الأبيض المركب هذا كصبغة في البلاستيك والمطاط والورق والطلاءات.

التعديل العضوي

يهدف التعديل العضوي لسطح حشوات الكاولين إلى تحسين أدائها في تطبيقات المطاط، والكابلات، والبلاستيك، والدهانات، والطلاءات، والمواد الكيميائية الناقلة. تشمل مُعدِّلات السطح الشائعة عوامل ربط السيلان، والسيليكون العضوي (زيت السيليكون)، والبوليمرات، والمواد الخافضة للتوتر السطحي، والأحماض العضوية.

تعديل عامل اقتران السيلان

يستخدم الباحثون عادةً عوامل ربط السيلان كأكثر مُعدّلات الأسطح فعاليةً في الكاولين. عملية التعديل بسيطة نسبيًا، وعادةً ما تتضمن إضافة الكاولين وعامل ربط السيلان المُحضّر إلى جهاز تعديل الأسطح للمعالجة. تؤثر عوامل عديدة على نتائج المعالجة، مثل لزوجة الكاولين وخصائص سطحه (المجموعات الوظيفية السطحية وتفاعليته)، ونوع عامل ربط السيلان وكميته وطريقة تطبيقه، ومدة المعالجة ودرجة حرارتها.

زيت السيليكون المعدل

الكاولين المستخدم كحشو في الأسلاك والكابلات الكهربائية (مثل PVC) يُعدّل سطحه عادةً بزيت السيليكون. بعد التكليس، يزيل الكاولين الماء الهيكلي، وبالتالي يتفاعل سطح الميتاكاولين الناتج بسهولة مع الأكسجين الموجود في جزيئات زيت السيليكون. نتيجةً لذلك، تسمح هذه العملية لزيت السيليكون بتغطية الطبقة الخارجية لجزيئات الكاولين المكلس، مُشكّلاً بذلك طبقة كارهة للماء ذات سمك جزيئي. علاوةً على ذلك، تُظهر الأبحاث أنه مع زيادة كمية زيت السيليكون ومدة المعالجة، تتحسن كراهية الكاولين المكلس للماء.

تعديل الأحماض العضوية

تعتبر تكلفة إنتاج حشو الكاولين المغلف بالسيلان مرتفعة نسبيًا.
تستخدم براءة الاختراع الأمريكية رقم 4,798,766 معالجة الأمينة، تليها معالجة سطح الكاولين الأميني وحشوات معدنية سيليكاتية أخرى بأحماض عضوية غير مشبعة، مثل حمض الأكساليك وحمض الديكانويك وأحماض ثنائية الكربوكسيل. يمكن استخدام الكاولين المعدل المعالج بهذه الطريقة كحشو في النايلون 66.

تعديل الأمين العضوي

يمكن أيضًا استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية، مثل أوكتاديسيلامين، لتعديل سطح الكاولين. تتفاعل مجموعاتها القطبية مع سطح جسيمات الكاولين من خلال الامتزاز الكيميائي والفيزيائي.

تعديل التداخل

تحتوي طبقات وحدة الكاولين على روابط هيدروكسيل -OH وروابط سيليكون-O، والتي تُكوّن روابط هيدروجينية بسهولة. إضافةً إلى ذلك، تسمح المسافة الصغيرة بين الطبقات لبعض الجزيئات القطبية الصغيرة بالتداخل بينها، مما يزيد من المسافة بينها. تُغيّر هذه العملية من محبة الماء إلى محبة الزيت، مما يُقلل من طاقة سطح الطبقة، ويُسهّل تداخل الجزيئات العضوية الكبيرة الأخرى من خلال عملية استبدال.

يحقق الباحثون تعديل التداخل في الكاولين عن طريق كسر الروابط الهيدروجينية بين الطبقات وتكوين روابط هيدروجينية جديدة، باتباع آلية نقل الإلكترون. في عملية نقل الإلكترون، يكتسب مانح البروتون إلكترونًا لتكوين رابطة هيدروجينية. تحتوي هذه المداخل على مجموعات وظيفية مثل -NH، -OH، -COOH، إلخ. يفقد مستقبل البروتون إلكترونًا لتكوين رابطة هيدروجينية، وتحتوي هذه المداخل عمومًا على مجموعات وظيفية مثل C=O، -NO، -SO، إلخ. تتمتع المداخل التي تحتوي على كل من المجموعات الوظيفية المانحة والمستقبلة للبروتون بالقدرة المزدوجة على اكتساب وفقدان الإلكترونات، مما يُمكّنها من تكوين روابط هيدروجينية بشكل منفرد أو متزامن. تحتوي هذه المداخل على مجموعات وظيفية مثل -CO-NH2، -CO-NH-، إلخ. تختلف الروابط الهيدروجينية المتكونة باختلاف الجزيئات العضوية.

خاتمة

الكاولين مورد معدني غير متجدد مهم، ورواسب الكاولين الكبيرة وعالية الجودة نادرة حاليًا. مع استمرار البحث في الكاولين، تتجه الصناعات التحويلية نحو الطلب على منتجات تتراوح بين المتوسطة والعالية الجودة. لذلك، يجب على الباحثين تطبيق تقنيات معالجة متنوعة لجعل الكاولين مثاليًا لتطبيقات صناعية متنوعة، مما يؤدي في نهاية المطاف إلى استهداف أسواق مختلفة.

مسحوق ملحمي

إيبك باودر، خبرة تزيد عن 20 عامًا في صناعة المساحيق فائقة النعومة. ندعم بنشاط تطوير المساحيق فائقة النعومة، مع التركيز على عمليات التكسير والطحن والتصنيف والتعديل. تواصل معنا للحصول على استشارة مجانية وحلول مُخصصة! فريقنا من الخبراء مُلتزم بتقديم منتجات وخدمات عالية الجودة لتعزيز قيمة معالجة مساحيقك. إيبك باودر - خبيرك الموثوق في معالجة المساحيق!