Sửa đổi bề mặt Kaolin: Cơ chế, phương pháp và ứng dụng công nghiệp

Cao lanh là một nguồn tài nguyên khoáng sản phi kim loại không tái tạo quan trọng, và các mỏ cao lanh lớn, chất lượng cao hiện đang khan hiếm. Với việc liên tục nghiên cứu cao lanh, các ngành công nghiệp hạ nguồn đang chuyển sang nhu cầu sản phẩm trung bình đến cao cấp. Nhu cầu thị trường đối với cao lanh chất lượng cao đang tăng nhanh hơn so với thị trường chung, làm trầm trọng thêm mâu thuẫn cung-cầu ở Trung Quốc. Do đó, các nhà nghiên cứu cần áp dụng nhiều công nghệ chế biến khác nhau để làm cho cao lanh trở nên lý tưởng cho các ứng dụng công nghiệp đa dạng, từ đó nhắm mục tiêu vào các thị trường khác nhau. Sửa đổi bề mặt Kaolin là một quá trình quan trọng giúp tăng cường các tính chất của vật liệu, giúp vật liệu phù hợp hơn với nhiều ứng dụng công nghiệp khác nhau.

vô cơ sự sửa đổi

Một phương pháp để tiết kiệm titanium dioxide là bằng cách biến đổi bề mặt và xử lý siêu mịn, cùng với việc phủ bột titanium dioxide lên bề mặt của các hạt kaolin trơ. Các nhà sản xuất có thể sử dụng bột trắng titanium composite này làm chất tạo màu trong nhựa, cao su, giấy và lớp phủ.

Biến đổi hữu cơ

Mục đích của việc biến tính bề mặt hữu cơ của chất độn kaolin là cải thiện hiệu suất ứng dụng của chúng trong cao su, cáp, nhựa, sơn, lớp phủ và chất mang hóa chất. Các chất biến tính bề mặt phổ biến bao gồm các tác nhân liên kết silan, organosilicon (dầu silicon), polyme, chất hoạt động bề mặt và axit hữu cơ.

Sửa đổi tác nhân liên kết silane

Các nhà nghiên cứu thường sử dụng tác nhân liên kết silane làm chất biến tính bề mặt hiệu quả nhất cho kaolin. Quá trình biến tính tương đối đơn giản, thường bao gồm việc thêm kaolin và tác nhân liên kết silane đã chuẩn bị vào máy biến tính bề mặt để xử lý. Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến kết quả xử lý, chẳng hạn như độ nhớt và đặc điểm bề mặt của kaolin (nhóm chức bề mặt và khả năng phản ứng), loại, lượng và ứng dụng của tác nhân liên kết silane, thời gian và nhiệt độ xử lý.

Dầu silicon biến tính

Cao lanh được sử dụng làm chất độn trong dây điện và cáp điện (như PVC) thường được biến tính bề mặt bằng dầu silicon. Sau khi nung, cao lanh loại bỏ nước cấu trúc và do đó, bề mặt metakaolin thu được dễ dàng phản ứng với oxy trong các phân tử dầu silicon. Kết quả là, quá trình này cho phép dầu silicon phủ lên lớp ngoài của các hạt cao lanh đã nung, do đó tạo thành một lớp màng kỵ nước có độ dày phân tử. Hơn nữa, nghiên cứu cho thấy khi lượng dầu silicon và thời gian xử lý tăng lên, tính kỵ nước của cao lanh đã nung sẽ được cải thiện.

Biến đổi axit hữu cơ

Chi phí sản xuất chất độn cao lanh phủ silane tương đối cao.
Bằng sáng chế Hoa Kỳ 4.798.766 sử dụng phương pháp xử lý amin hóa, sau đó xử lý bề mặt của kaolin amin hóa và các chất độn khoáng silicat khác bằng axit hữu cơ không bão hòa, chẳng hạn như axit oxalic, axit decanoic và axit dicarboxylic. Kaolin biến tính được xử lý bằng phương pháp này có thể được sử dụng làm chất độn trong Nylon 66.

Biến đổi amin hữu cơ

Chất hoạt động bề mặt cation, chẳng hạn như octadecylamine, cũng có thể được sử dụng để biến tính bề mặt của kaolin. Các nhóm phân cực của chúng tương tác với bề mặt của các hạt kaolin thông qua sự hấp phụ hóa học và vật lý.

Sửa đổi xen kẽ

Các lớp đơn vị kaolin chứa liên kết -OH và liên kết Si-O, dễ dàng hình thành liên kết hydro. Ngoài ra, khoảng cách giữa các lớp nhỏ cho phép một số phân tử phân cực nhỏ xen kẽ giữa các lớp, mở rộng khoảng cách giữa các lớp. Quá trình này thay đổi tính ưa nước của lớp xen kẽ thành tính ưa dầu, làm giảm năng lượng bề mặt của lớp xen kẽ và tạo điều kiện cho sự xen kẽ của các đại phân tử hữu cơ khác thông qua quá trình thay thế.

Các nhà nghiên cứu đạt được sự biến đổi xen kẽ của kaolin bằng cách phá vỡ các liên kết hydro giữa các lớp và hình thành các liên kết hydro mới, tuân theo cơ chế truyền electron. Trong quá trình truyền electron, một chất cho proton nhận được một electron để hình thành liên kết hydro. Các chất xen kẽ này chứa các nhóm chức năng như -NH, -OH, -COOH, v.v. Chất nhận proton mất một electron để hình thành liên kết hydro và các chất xen kẽ này thường chứa các nhóm chức năng như C = O, -NO, -SO, v.v. Các chất xen kẽ chứa cả nhóm chức năng cho proton và nhận proton có khả năng kép để nhận và mất electron, cho phép chúng hình thành liên kết hydro riêng lẻ hoặc đồng thời. Các chất xen kẽ này chứa các nhóm chức năng như -CO-NH2, -CO-NH-, v.v. Đối với các phân tử hữu cơ khác nhau, các liên kết hydro được hình thành là khác nhau.

Phần kết luận

Kaolin là một nguồn tài nguyên khoáng sản phi kim loại không tái tạo quan trọng, và các mỏ kaolin lớn, chất lượng cao hiện đang khan hiếm. Với việc liên tục nghiên cứu kaolin, các ngành công nghiệp hạ nguồn đang chuyển sang nhu cầu sản phẩm trung bình đến cao cấp. Do đó, các nhà nghiên cứu phải áp dụng nhiều công nghệ chế biến khác nhau để làm cho kaolin trở nên lý tưởng cho các ứng dụng công nghiệp đa dạng, cuối cùng là nhắm đến các thị trường khác nhau.

bột sử thi

Epic Powder, hơn 20 năm kinh nghiệm làm việc trong ngành bột siêu mịn. Tích cực thúc đẩy sự phát triển trong tương lai của bột siêu mịn, tập trung vào quá trình nghiền, xay, phân loại và sửa đổi bột siêu mịn. Liên hệ với chúng tôi để được tư vấn miễn phí và các giải pháp tùy chỉnh! Đội ngũ chuyên gia của chúng tôi tận tâm cung cấp các sản phẩm và dịch vụ chất lượng cao để tối đa hóa giá trị chế biến bột của bạn. Epic Powder—Chuyên gia chế biến bột đáng tin cậy của bạn!