重晶石（BaSO4）是一种岛状结构的硫酸盐矿物，密度较高，质地较软，化学性质较为稳定，不溶于水和盐酸，一般被认为属于惰性固体，无磁性和毒性，主要用于石油、化工、涂料、填料等工业部门。
重晶石用作填料时,可以改善无机/聚合物复合材料的加工性能、物理性能、化学稳定性,并可以大幅减少树脂用量,从而降低复合材料的成本。但是,由于重晶石表面呈亲水性,与有机高聚物基质的界面性质存在差异,将其作为填料应用于有机材料时,很难在有机材料中均匀分散,因此会影响复合材料的综合性能。目前,解决此问题的最有效方法是对重晶石进行表面改性,使改性剂在重晶石表面形成吸附层或单层膜,改变其表面特性,提高其与有机物之间的分散性和相容性。
重晶石表面化学包覆改性的机理是表面改性剂吸附在重晶石表面或与其表面的羟基反应形成化学键,从而对重晶石进行有机化包覆,并利用空间位阻斥力或静电作用阻止重晶石颗粒之间发生碰撞和团聚,从而改善重晶石的分散性。这种改性方法工艺较复杂,但改性效果较好。因此,要使该方法得到大规模应用,需要进一步优化工艺并提高包覆效果太阳成集团tyc45668cn。
肖琴以十二烷基硫酸钠作为重晶石改性剂,研究发现,改性后重晶石在煤油中的沉降速率和沉积体积大大减小,由亲水性变成亲油性,接触角增加到了150.8°。周红等也采用此法对重晶石进行了疏水调控,提高了其在煤油中的分散性,减小了团聚体的粒径和数量,这是由于重晶石表面的不饱和阳离子与硬脂酸根离子、油酸根离子发生了反应,在重晶石表面形成了一层长链碳氢化合物有机包覆层。
重晶石机械力化学法改性的机理主要是利用超细粉碎及其他强烈机械力作用有目的地激活重晶石粉体颗粒的表面自由能,以改变其表面组织、结构和性能,产生晶格畸变与位错,增强其与改性剂的反应活性,极大提高其活性和改善其颗粒分布均匀性及增强其与基体之间的界面作用。机械力化学改性法工艺相对简单,生产成本低,在实际生产中应用广泛。该法主要适用于颗粒较大的重晶石,对于颗粒较小的纳米重晶石改性效果不佳。
黄向阳等将聚合物分散剂和重晶石原料混合进行湿式球磨,在机械作用力下重晶石颗粒粒径变小,其表面出现的激活点促进了聚合物分散剂的聚合,减少了引发剂的用量,得到了粒度细、分散性高的活性重晶石粉体。
重晶石化学沉积法改性的机理是通过化学反应将改性剂沉积在重晶石表面形成一层或多层包覆层,这种包覆处理可以降低重晶石颗粒的表面活性并阻止其团聚,因而提高了重晶石在不同介质中的分散性和稳定性。该方法主要适用于采用无机表面改性剂对重晶石进行表面改性,但反应过程不易控制,因而难以获得均匀的包覆层。
胡兴航等等将改性后的两种重晶石粉体浆料经过充分混合搅拌、过滤、干燥和研磨分散后制备了重晶石/钛白粉复合颜料,研究结果表明,经过疏水调控后的重晶石表面均匀包覆了TiO2颗粒,复合颜料具有与钛白粉相当的吸油值、遮盖力。
周红,丁浩,沈凯.重晶石表面疏水改性对表面能与颗粒分散性的影响[J].化工矿物与加工,2015,44(5):11-12+40.
胡兴航,周大利,刘灿,等.疏水聚合法制备重晶石/钛白粉复合颜料研究[J].矿产综合利用,2021(6):66-72
朱福生,杨振,熊芳,等.重晶石表面改性研究进展[J].化工矿物与加工, 2022, 51(12):7.
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