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超细改性伊利石的制备及其在PE、PP中的应用 承德人和矿业
发布时间：2017/07/29 点击量：
硅酸盐粘土类矿物作为矿物材料的的重要组成部分,因其具有独特的物化性质,在工业生产和日常生活中有着广泛的应用。江西某伊利石资源储量丰富、成因复杂、颜色较深,直接投入使用的可能性较低。本论文根据该伊利石所具有的物理性质,设计了一系列加工技术方案,提高了伊利石矿物的应用价值。本论文首先以XRD、FTIR、SEM等手段对江西某伊利石的矿物学性质进行了系统的表征,在此基础之上设计了脱泥漂白、插层剥片及表面改性实验方法,成功制备了超细改性伊利石粉体,并将其作为填充剂对PE、PP进行了增韧研究。通过实验研究,获得以下结论:(1)、江西某伊利石原矿中除含有伊利石外,还存在高岭土、蒙脱土等矿物,风化作用产生的三价铁杂质使得伊利石原矿蓝光白度较低,仅为38.04%。该伊利石颗粒直径大小不均一,主要集中在8.02-28.94μm之间。(2)、本文以硅酸钠为脱泥剂,当其加入量为0.3%时,样品蓝光白度提高了3.03%,脱泥效果较为理想;采用正交试验法对脱泥后的样品进行酸溶漂白研究,当矿浆浓度为25%、HCl浓度为25%、反应时间为120min、反应温度为90℃时,样品蓝光白度提高了9.28%。(3)、本文以N2H4·H2O为最终插层剂,对伊利石进行插层剥片处理。与原矿相比,当N2H4·H2O的加入量为30%、反应温度为40℃、反应时间为4h时,所得插层复合物经剥片处理后,其D25、D50、D90分别减小2.06μm、3.57μm、3.86μm,比表面积增大了0.06m2/g。以D50作为最终评价标准,其颗粒直径小于10μm,为超细粉体。XRD图谱分析可知,N2H4·H2O分子进入到伊利石片层间,使其(002)、(006)晶面间距分别增加了0.13?、0.01?。N2H4·H2O分子作为质子给予体,通过破坏伊利石层间氢键,进入其层间,与硅氧四面体中的氧原子形成新的氢键而实现插层。(4)、本文以KH-560为改性剂,采用正交试验法对超细伊利石粉体进行改性研究。当KH-560加入量为0.5%、反应温度为140℃、反应时间为120min时,改性样品的吸油率降低了7.6%,接触角增大了23°。FTIR谱图分析可知:改性后伊利石样品在2941cm-1及2884cm-1处出现了-CH2伸缩振动的吸收峰,这说明KH-560与伊利石表面-OH发生键合,包覆在伊利石粉体表面,使其疏水性增加。(5)、本文以超细改性伊利石粉体为填充剂,对PE、PP进行增韧研究。实验结果表明:与纯PE相比,当伊利石填料的加入量为2%、密炼温度为220℃、密炼时间为15min时,复合材料拉伸强度和断裂伸长率分别提高了53.00%、37.28%;与纯PP相比,当伊利石填料的加入量为3%、密炼温度为220℃、密炼时间为10min时,复合材料拉伸强度和断裂伸长率分别提高了20.48%、48.09%。
