O caulim é um importante recurso mineral não metálico e não renovável, e grandes depósitos de caulim de alta qualidade são atualmente escassos. Com a pesquisa contínua sobre caulim, as indústrias de refino e distribuição estão migrando para produtos de médio a alto padrão. A demanda do mercado por caulim de alta qualidade está crescendo mais rapidamente do que o mercado geral, intensificando as contradições entre oferta e demanda na China. Portanto, os pesquisadores precisam aplicar diversas tecnologias de processamento para tornar o caulim ideal para diversas aplicações industriais, visando, assim, diferentes mercados. Modificação da superfície do caulim é um processo crucial que melhora as propriedades do material, tornando-o mais adequado para diversas aplicações industriais.
Inorgânico modificação
Um método para economizar dióxido de titânio é a modificação da superfície e o processamento ultrafino, juntamente com o revestimento de pó de dióxido de titânio na superfície de partículas de caulim inertes. Os fabricantes podem usar esse pó branco de titânio composto como pigmento em plásticos, borracha, papel e revestimentos.
Modificação orgânica
O objetivo da modificação orgânica da superfície de cargas de caulim é melhorar seu desempenho de aplicação em borracha, cabos, plásticos, tintas, revestimentos e transportadores químicos. Os modificadores de superfície comuns incluem agentes de acoplamento de silano, organossilício (óleo de silicone), polímeros, surfactantes e ácidos orgânicos.
Modificação do agente de acoplamento de silano
Pesquisadores comumente utilizam agentes de acoplamento de silano como os modificadores de superfície mais eficazes para o caulim. O processo de modificação é relativamente simples, geralmente envolvendo a adição de caulim e do agente de acoplamento de silano preparado a uma máquina de modificação de superfície para tratamento. Muitos fatores afetam os resultados do tratamento, como a viscosidade e as características da superfície do caulim (grupos funcionais de superfície e reatividade), o tipo, a quantidade e a aplicação do agente de acoplamento de silano, além do tempo e da temperatura do tratamento.
Óleo de silicone modificado
O caulim utilizado como enchimento em fios e cabos elétricos (como PVC) é comumente modificado superficialmente com óleo de silicone. Após a calcinação, o caulim remove a água estrutural e, consequentemente, a superfície de metacaulim resultante reage facilmente com o oxigênio presente nas moléculas de óleo de silicone. Como resultado, esse processo permite que o óleo de silicone cubra a camada externa das partículas de caulim calcinadas, formando assim uma película hidrofóbica de espessura molecular. Além disso, pesquisas mostram que, à medida que a quantidade de óleo de silicone e o tempo de tratamento aumentam, a hidrofobicidade do caulim calcinado melhora.
Modificação de ácido orgânico
O custo de produção de cargas de caulim revestidas com silano é relativamente alto.
A Patente Americana 4.798.766 emprega tratamento de aminação, seguido de tratamento de superfície de caulim aminado e outras cargas minerais de silicato com ácidos orgânicos insaturados, como ácido oxálico, ácido decanoico e ácidos dicarboxílicos. O caulim modificado tratado com este método pode ser usado como carga em Nylon 66.
Modificação de amina orgânica
Surfactantes catiônicos, como a octadecilamina, também podem ser usados para a modificação da superfície do caulim. Seus grupos polares interagem com a superfície das partículas de caulim por meio de adsorção química e física.
Modificação de intercalação
As camadas unitárias de caulim contêm ligações -OH e ligações Si-O, que facilmente formam ligações de hidrogênio. Além disso, o pequeno espaçamento entre camadas permite que algumas pequenas moléculas polares se intercalem entre as camadas, expandindo a distância entre elas. Esse processo transforma a hidrofilicidade da camada intermediária em oleofilicidade, reduzindo a energia de superfície da camada intermediária e facilitando a intercalação de outras macromoléculas orgânicas por meio de um processo de substituição.
Pesquisadores alcançam a modificação de intercalação do caulim quebrando ligações de hidrogênio entre camadas e formando novas ligações de hidrogênio, seguindo o mecanismo de transferência de elétrons. No processo de transferência de elétrons, um doador de prótons ganha um elétron para formar uma ligação de hidrogênio. Esses intercaladores contêm grupos funcionais como -NH, -OH, -COOH, etc. O aceptor de prótons perde um elétron para formar uma ligação de hidrogênio, e esses intercaladores geralmente contêm grupos funcionais como C=O, -NO, -SO, etc. Intercaladores que contêm grupos funcionais doadores e aceptores de prótons possuem a dupla capacidade de ganhar e perder elétrons, permitindo que eles formem ligações de hidrogênio sozinhos ou simultaneamente. Esses intercaladores contêm grupos funcionais como -CO-NH2, -CO-NH-, etc. Para diferentes moléculas orgânicas, as ligações de hidrogênio formadas variam.
Conclusão
O caulim é um importante recurso mineral não metálico e não renovável, e grandes depósitos de caulim de alta qualidade são atualmente escassos. Com a pesquisa contínua sobre caulim, as indústrias de refino e distribuição estão migrando para uma demanda de produtos de médio a alto padrão. Portanto, os pesquisadores devem aplicar diversas tecnologias de processamento para tornar o caulim ideal para diversas aplicações industriais, visando, em última análise, diferentes mercados.
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