Processo de modificação do caulim
O caulim, também conhecido como pedra de porcelana, é um tipo de argila e rocha argilosa dominada por minerais de argila caulinita. Pertence a minerais não metálicos e é um agregado de aluminossilicatos contendo água composto de vários minerais. O caulim puro é branco, fino, macio e macio, com boa plasticidade e resistência ao fogo e outras propriedades físicas e químicas.
As unidades estruturais do caulim são empilhadas em camadas, principalmente na forma de placas, que são fáceis de quebrar na direção paralela à camada, e são processadas em pó ultrafino. O caulim existe na forma de escamas na natureza.
Como o caulim está sujeito à aglomeração quando sua área de superfície específica e energia de superfície são muito altas, ele não pode ser disperso uniformemente quando preenchido com materiais poliméricos orgânicos, como borracha e plástico, o que não contribui para a melhoria do desempenho do produto. Portanto, a modificação da superfície do caulim é necessária para reduzir sua energia superficial. Após a modificação da superfície, o pó de caulim pode atingir os efeitos de ser hidrofóbico, reduzindo a energia superficial, melhorando sua dispersão e compatibilidade com materiais compósitos à base de polímeros.
As propriedades físicas do caulim antes e depois da modificação
| Caulino | Volume de poro /mL·g-1 | Área de superfície específica /m2.g-1 |
| Matéria-prima | 0.08 | 9 |
| Modificação de ácido | 0.30 | 111 |
| Modificação alcalina | 0.27 | 146 |
A modificação da superfície do caulim freqüentemente usa métodos de modificação química da superfície, então modificadores são adicionados.
| Tipos de modificadores | princípio |
| Um agente de acoplamento de silano | É o modificador de superfície mais comumente usado e mais eficaz para cargas de caulim. Geralmente, o pó de caulim e um agente de acoplamento de silano configurado são adicionados ao modificador para tratamento de revestimento de superfície. |
| Agente de acoplamento de silano + óleo de silicone | Além do agente de acoplamento de silano, adicione óleo de silicone de 1-3% para modificação de superfície. Não apenas as propriedades mecânicas e físicas do cabo são aprimoradas, mas também o isolamento elétrico e as propriedades hidrofóbicas do cabo são aprimorados ou aprimorados, e o isolamento elétrico em um ambiente úmido ou frio é significativamente aprimorado. |
| Ácido orgânico insaturado | O caulim aminado tratado com ácido oxálico, ácido sebácico, ácido dicarboxílico, etc. pode ser usado como enchimento para náilon 66 e semelhantes. |
| Surfactante catiônico | Seus grupos polares atuam na superfície das partículas de caulim por meio de adsorção química e física para melhorar a hidrofobicidade superficial do caulim. |
| Modificador inorgânico | Usando a reação de precipitação superficial de dióxido de titânio e pó de caulim em uma solução aquosa, lavando, filtrando e secando o precipitado pode-se obter caulim revestido com dióxido de titânio na superfície. |
O processo de modificação da superfície do caulim geralmente tem três métodos: método úmido, método seco e método semi-seco.
- Molhado
O processo úmido requer processos de polpação, desidratação e secagem, e o processo é mais complicado, especialmente a filtração por desidratação. Se o tamanho da partícula for inferior a 1250 mesh, será extremamente difícil e complicado.
- Método seco
O processo de modificação a seco requer tecnologia e equipamentos relativamente altos. O processo elimina completamente a ligação entre desidratação e secagem, e o processo é simples.
- Semi seco
Enquanto agita o pó no misturador, adicione uma quantidade apropriada de modificador de água e aditivos para misturar. Após o aquecimento a uma certa temperatura e tempo, o produto estará em um estado viscoso e, em seguida, ligeiramente seco para obter um produto modificado. O processo omite o processo de desidratação e tem maior eficiência de produção.
Métodos de modificação comumente usados de caulim
| Método | Princípio |
| Modificação calcinada | O caulim do processo de calcinação remove a água estrutural, água cristalina, carbono e outras substâncias voláteis e se torna metacaulinita. O caulim calcinado tem as características de alta alvura, pequena densidade aparente, grande área de superfície específica e volume de poro, boa absorção de óleo, cobertura e resistência à abrasão e alto isolamento e estabilidade térmica. |
| Modificação do agente de acoplamento | É adequado para o sistema de material compósito de vários polímeros orgânicos e cargas inorgânicas. A superfície do caulim pode interagir com o agente de acoplamento, e a compatibilidade do caulim modificado pelo agente de acoplamento com a fase orgânica é melhorada. |
| Modificação de polímero orgânico | Utilizando surfactantes modificados, agentes de separação de polímeros, dispersantes orgânicos de pequenas moléculas, etc., podem ser adsorvidos na superfície do caulim, alterando assim o estado de carga da superfície do caulim. |
| Modificação do revestimento de superfície | Por meio da adsorção física ou química, uma substância orgânica ou inorgânica é revestida na superfície do caulim para obter o efeito de modificação da superfície. |
| Modificação de intercalação | A modificação de intercalação consiste em intercalar pequenas moléculas polares entre as camadas de caulim para aumentar o espaçamento entre as camadas e alterar a hidrofilicidade entre as camadas para materiais compostos de caulim lipofílico. |
- Modificação calcinada
| Temperatura | Recursos | Aplicativo |
| Calcinação a baixa temperatura (600 ℃ -1000 ℃) | Seu produto de caulim é altamente ativo | É usado para sintetizar peneira molecular, indústria química de sal de alumínio, plásticos e materiais funcionais de borracha. |
| Calcinação em temperatura média (1000 ℃ -1200 ℃) | Seu produto de caulim possui alta alvura e boa opacidade | Usado na indústria de fabricação de papel e revestimento para substituir o dióxido de titânio como pigmento estrutural. |
| Calcinação em alta temperatura (acima de 1200 ℃) | Usado na produção de areia de fundição densa com grão de mulita, materiais refratários de alto grau e cerâmicas especiais, etc. |
No processo de modificação por calcinação, a reação é realizada a uma determinada temperatura, e o grau de ativação da superfície é diferente para os diferentes tempos de reação.
| Tempo | 1 minuto | 2 minutos | 3 minutos | 5 minutos |
| Grau de ativação | 83.6 | 90.2 | 95.8 | 98.6 |
- Modificação do revestimento de superfície
Através do revestimento de superfície, a estabilidade da estrutura do material pode ser aumentada, a atividade do catalisador pode ser aumentada, a aglomeração do pó pode ser evitada e as características de dispersão e fluidez do pó podem ser melhoradas.
Os principais fatores que afetam a modificação do revestimento de superfície são os seguintes:
As propriedades do caulim: A área de superfície específica do caulim determina a quantidade de modificação da superfície. Quanto maior for a área de superfície específica, mais dosagem é necessária.
As propriedades do modificador: Do ponto de vista da dispersão, a adsorção de substâncias não iônicas na superfície do caulim é relativamente grande, mas o efeito não é ideal; embora a adsorção de substâncias carregadas negativamente não seja muito, a dispersão é boa.
Condições de reação: Sob diferentes temperaturas e valores de pH, a quantidade de adsorção dos íons de revestimento na superfície do pó é diferente, o que também afetará os resultados da modificação da superfície.
- Modificação de intercalação
Os métodos de intercalação de caulim incluem método mecanoquímico, método de intercalação por microondas, método de intercalação de líquido e método de intercalação ultrassônica.
Os nanomateriais de intercalação de caulim têm melhor plasticidade, brancura, fácil dispersibilidade e propriedades de adsorção, e podem dar aos materiais propriedades ópticas, elétricas e magnéticas e expandir a faixa de aplicação da argila de caulim. O método de intercalação é atualmente a tecnologia mais promissora e eficaz para a preparação do nanocaulim. Os aditivos químicos comumente usados incluem: acetato de potássio, dimetilsulfóxido, ureia, formamida, hidrato de hidrazina e suas extensões, etc.
O caulim em si é um mineral não metálico muito versátil e importante, amplamente utilizado em mais de uma dezena de indústrias, como petróleo, plásticos, revestimentos, materiais refratários, cerâmica e fabricação de papel.
- Aplicação de caulim modificado em revestimentos
O caulim é adicionado à tinta branca ou tinta em uma quantidade apropriada para aumentar o brilho e melhorar sua capacidade de cobertura.
- Aplicação de caulim modificado em plásticos
A aplicação de caulim calcinado modificado em produtos plásticos pode tornar a superfície lisa, melhorar sua precisão dimensional, temperatura de deformação, resistência ao impacto, resistência química, etc., e aumentar a quantidade de enchimento e reduzir o custo.
- Aplicação de caulim modificado em borracha
Adicionar pó de caulim modificado à borracha pode melhorar as propriedades físicas e químicas do produto, reduzir muito o custo, melhorar o nível do produto e aumentar os benefícios econômicos.
Fonte do artigo: China Powder Network