矿物颗粒的气流粉碎与表面改性一体化研究

1144766066 · 发表于 2022-4-26 14:03:14

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矿物填料被广泛应用于塑料、橡胶、涂料等行业，在高分子材料及复合材料中添加矿物填料如碳酸钙、硅灰石等，不仅可以降低材料的成本，还能提高材料的刚性、硬度、尺寸稳定性等力学性能。然而由于无机矿物填料存在易团聚、难分散、与有机聚合物相容性差等缺点，在使用前需要对其进行表面改性。气流粉碎—表面改性一体化工艺是一种新兴的颗粒表面改性处理工艺，将传统的气流粉碎、表面改性两步工艺结合成一体，不仅可以简化生产工艺、减少设备投入，而且可以利用粉碎气流的高湍流作用和颗粒碰撞产生的机械力化学作用，促进改性剂与颗粒表面反应的活性。因此本文采用气流粉碎—表面改性一体化工艺，以硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂作为改性剂，分别对碳化硅和碳酸钙进行一体化处理，考察各实验参数对一体化工艺中产品的粉碎效率和改性效果的影响。本论文的主要研究工作如下：(1) 采用气流粉碎—表面改性一体化工艺，分别以硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂为改性剂，对碳化硅进行一体化改性实验。采用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和激光粒度仪等分析手段对碳化硅的结构和改性效果等进行了表征。(2) 对碳酸钙进行进一步气流粉碎—表面改性一体化实验，分别以钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂为改性剂，通过粘度预先评价等方法考察各实验参数对一体化工艺的影响。结果表明，与预改性工艺和粉碎后改性工艺相比较，一体化工艺具有明显优势，碳酸钙的出料速度更快，改性效果也更好。(3) 采用原子力显微镜和接触角分析方法，对硅烷偶联剂的吸附过程和机理进行了研究。研究过程中，采用二氧化硅基片表面等效替代颗粒表面。实验结果表明：硅烷偶联剂在二氧化硅基片表面的吸附过程中存在物理吸附和化学吸附两种吸附方式；二氧化硅基片在经过硅烷偶联剂气相吸附较短时间表面性质即由亲水转变为疏水。

矿物颗粒的气流粉碎与表面改性一体化研究

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