雅致化工有限公司
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| 更新時間：2011.04.12 瀏覽次數(shù)： | ||||||
| 硅灰石是含有偏硅酸鈣的鹽類礦物，化學分子式表示為CaSiO3,理論含量CaO48.3%和SiO251.7%。硅灰石是一種天然礦物，屬于具有鏈狀結構的似輝石類礦物。天然硅灰石系針狀、纖維狀晶體，具有良好的絕緣性能，無毒、具有低吸油性、吸水性、熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性、白度高等優(yōu)良的物化性質。作為一種新興工業(yè)礦物，在陶瓷、涂料、塑料、橡膠、建筑材料、新型復合材料等許多工業(yè)領域作為填料得到廣泛使用。硅灰石作油漆涂料的填料，可改善制品的物化性能、持久性和耐侯性。目前，硅灰石在該領域的消耗量尚小，僅占總消耗量的5%。本研究以硅灰石為原料，進行表面改性及其在防火涂料中的應用研究，拓展硅灰石的應用領域， 1試驗材料與方法 1.1材料、試劑和儀器 本研究采用硅灰石為原料�！� 主要試劑：硬脂酸（AR，天津福辰化學品公司）；苯（AR，天津福辰化學品公司）；液體石蠟（AR，天津福辰化學品公司）；聚乙二醇（AR，天津百世化工有限公司出品）�！� 主要儀器：日本MAC公司M18XHF22-SRA型X-射線衍射儀，德國產LEO1430VP型掃描電鏡FTS-40傅利葉紅外光譜儀，XKSY-SE-36原子吸收儀，DZF-6020真空干燥箱，LD4-2A離心機�！� 1.2制備方法 1.2.1改性硅灰石的制備：取一定量提純硅灰石粉碎至200目置于反應釜中，加苯配置成一定濃度的礦漿液；然后加入一定量的硬脂酸，在特定的溫度，充分攪拌條件下反應一定時間，后經真空過濾、干燥、粉碎過200目篩，密封備用�！ � 1.2.2防火涂料的制備：將燒杯中加放一定量的分散劑和二氧化硅粉體，在旋轉攪拌器下充分混合分散，慢慢加入一定量的消泡劑、鈦白粉、防腐劑、改性硅灰石，攪拌數(shù)分鐘，即得成品�！ � 1.3性能測試方法硅灰石改性性能測試采用沉降體積法；防火涂料性能測試按鋼結構防火涂料GB14907-2002進行。 1.4微觀結構表征表征主要為FTIR、SEM分析。 2試驗結果與討論 2.1硅灰石礦物學及化學成分分析取硅灰石經人工精選的原礦進行礦物分析。礦石中硅灰石的含量在80%~90%,白度在83.5%~88.4%。晶體大小0.1~0.5mm，最長15mm,以0.2~0.5mm最多。礦石新鮮面為瓷白色，具有玻璃光澤或珍珠光澤�！� 取硅灰石經過人工精選的原礦粉碎至200目，進行化學成分分析�！ � 化學成分SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3 含量/wt%51.170.4743.690.382.24 由于硅灰石中氧化物理論含量為CaO48.25%，SiO251.75從以上分析可知硅灰石含量較高，屬于高品位礦�！ � 2.2改性因素對改性效果的影響硅灰石族硅酸鹽礦物，其晶體結構是由（Si-O）四面體和（Ca-O）八面體構成。（Si-O）的鍵能較（Ca-O）高得多，在機械研磨過程中，硅灰石晶體將沿Ca-O鍵斷開，斷鍵使得表面鍵性失衡，形成新的活性點。在一定的溫度和時間條件下，經過強烈的機械力的作用，硬脂酸首先解離形成羧酸根離子再與硅灰石表面實現(xiàn)改性。在本試驗中選用硬脂酸對硅灰石礦進行改性，用沉降體積法表征測試�！ � 2.2.1改性劑用量對改性效果的影響：稱取一定質量的硅灰石粉配成濃度為40%的料漿，分別加入0.5%、1.0%、1.5%、2%、2.5%的硬脂酸，溫度為65℃時改性15min，考察改性劑加入量對硅灰石改性效果的影響。隨改性劑用量的增加，沉降體積不斷增大，當改性劑用量達到1.0%時，表面改性的效果最好。 2.2.2改性時間對改性效果的影響：稱取一定質量的硅灰石粉配成40%的料漿，加入1.0%的硬脂酸，在65℃的溫度下分別反應10、15、20、25、30min，考察改性時間對硅灰石改性效果的影響。隨改性時間延長，沉降體積也在快速增加。當改性時間大于15min后，繼續(xù)延長反應時間，沉降體積反而快速下降，因此控制改性時間為15min，表面改性效果最好 2.2.3礦漿濃度對改性效果的影響：稱取一定質量的硅灰石粉分別配成30%、33%、40%、50%的料漿，加入1%的硬脂酸，在65℃的溫度下改性15min，考察不同礦漿濃度對硅灰石改性效果的影響。，在礦漿濃度逐漸增大時，沉降體積隨礦漿濃度的變化出現(xiàn)了明顯的波峰，因此將礦漿濃度控制在40%硅灰石表面改性效果最好。 2.24改性溫度對改性效果的影響：稱取一定質量的硅灰石粉，配成40%的料漿后，加入1.0的硬脂酸，分別在50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃下改性15min，考察不同反應溫度對硅灰石改性效果的影響。隨改性溫度不斷升高，沉降體積開始變化緩慢，當溫度達到65℃時，沉降體積達到4.1mL，繼續(xù)升高溫度，沉降體積明顯下降，因此，在控制改性溫度為65℃，其改性效果最好。 2.3微觀結構表征 2.3.1紅外光譜分析：未改性的硅灰石原礦和經1%硬脂酸改性的硅灰石的紅外光譜。與未改性的硅灰石原礦相比，改性硅灰石在2917.21cm-1和2849.63cm-1處出現(xiàn)強吸收峰，在1540~1580cm-1處出現(xiàn)兩個較弱的峰。根據(jù)紅外吸收光譜的特征頻率所知，前兩者正是硬脂酸中的C-H（CH3-和CH2-）的伸縮振動，而1540~1580cm-1處的峰則表明物質中已形成-R-Si-O-的產物，與相關文獻[5]報道相同，由此說明硬脂酸在硅灰石表面產生化學吸附和化學鍵和作用，使硅灰石表面實現(xiàn)改性[4]。 2.3.2SEM分析：硅灰石原礦和改性硅灰石SEM照片。硅灰石具有典型完整的針狀結構，即使是粉碎后最微細的晶體也依然保持著長針狀結構。未改性硅灰石粉體與改性硅灰石粉體均稱針狀，只是未經處理的硅灰石粒子表面上存著很多硅灰石微粒，而經改性劑處理的硅灰石粒子表面有物質包覆沉積，說明硬脂酸在硅灰石表面進行了反應，實現(xiàn)了硅灰石表面的改性，這與紅外表征結果一致。 3改性硅灰石在防火涂料中的應用 由于硅灰石中偏硅酸鈣分子是以附聚的形式聚集，組成中等大小的粒子。這些附聚粒子的間隙很小。以至于分散的樹脂不能進入到聚集體中。結果，當涂料漆膜干燥后，這些微小的空氣空間被保持下來，以空氣的形式存在，從而提高了各組之間的折光差，這樣客觀上提高了涂料的散射能力，從而增加了遮蓋力[6]，所以硅灰石粉用于某些涂料中，可代替部分鈦白粉。將改性硅灰石按照1.2.2節(jié)防火涂料的制備方法加入到涂料中代替40%~60%鈦白粉，制的的防火涂料根據(jù)GB14907-2002標準檢測其性能。 以上結果可以看出，改性硅灰石用于防火涂料中，完全符合GB14907-2002標準質量指標。改性硅灰石的加入可以減少40%-60%鈦白粉的價量，因而也就降低了涂料的成本�！ � 4結論 利用硅灰石，以硬質酸作表面改性劑，制備改性硅灰石。當改性劑用量為1.0%，改性溫度65°C,改性時間15min，礦漿濃度40%時，硅灰石改性效果較好。紅外圖譜和SEM照片均表明硬脂酸對硅灰石表面進行了改性。將制備的改性硅灰石應用于防火涂料中，表干時間在3h，碳化體積28cm³，耐水浸泡性大于24h，其它各項指標均達到CB14907-2002的規(guī)定要求。 |
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