第四章表面改性.ppt

Company Logo 2.热法 石英砂→加热140~160℃ →与树脂混匀→树脂熔化包覆于砂子表面→温度↓变粘→固化剂→急冷→加硬脂酸钙（防结块） →混合后干燥，过筛→覆膜砂产品 特点：效果好，适于大规模生产，但工艺复杂，需专门设备 Company Logo 工艺 石英砂 树脂 固化剂 水与固化剂比 硬脂酸 酒精 发动机缸体砂芯 热法 100 6 1 1:1 0.35 — 进排气管砂芯 冷法 100 6.5 1.3 3:1 0.3 2.6 型砂配方 Company Logo § 珠光云母—云母涂钛（沉淀法） 两种方法： ①水解法 ②气相反应法，流化床中以O2与TiCl4形成TiO2膜（尚无工 业应用） 1.工艺流程 应用广泛的为水解法。 云母→磨矿→水解涂钛→过滤洗涤→烘干→煅烧→后期处理→成品 钛硫酸盐加入云母悬浮液中，酸性条件下加热，钛酸盐水解，在云母表面形成水合TiO2膜，过滤，洗涤，烘干，煅烧脱水为TiO2膜。 钛硫酸盐 Company Logo 2. 工艺过程 (1) 磨矿 原料：白云母，锂云母，绢云母，常用白云母 方法：湿法轮碾法，保持光泽，径厚比50~200，光滑，分散性好的片状云母。 径长：5~200μm（200,325目以下），径厚比50~200，越大越好，因此常用物化方法对云母层间剥离，如高温煅烧（800℃）、超声波、强酸处理。 (2)水解除钛 试剂：TiOSO4，TiCl4，近期：TiCl3，TiCl2等。 云母→制成悬浮液→加热60~100 ℃ →加HCl等调节pH2~3，防止杂质沉淀→加一定浓度钛盐→加碱调pH保持稳定 钛盐用量决定于工艺：不同干涉色的珠光粉与TiO2含量（%）的关系：银色10~26，金黄色26~40，红→兰→绿40~50。 Company Logo TiOSO4+2H2O H2TiO3+H2SO4（无固定pH,加热稀释即可） H2TiO3为偏钛酸，可称为水合TiO2（TiO·nH2O），过程产生酸，应加碱保持pH稳定 (3)过滤，洗涤，烘干 烘干：110~130℃，t=30min~数小时 (4)煅烧 失水→TiO2膜，晶型发生转变 低温：锐钛型TiO2；高温：金红石型 温度：500~1200℃，升温慢，防止TiO2膜出现裂隙 不同气氛金红石转化率不同，一般在空气中转化率20% (4)后处理 近期发展的改性技术 涂敷其他氧化物膜：Cr2O3，形成Cr2O3/TiO2珠光云母粉，改善耐光，耐候性。（水解方法） 涂有机物：硬脂酸，覆盖原TiO2表面OH，使之亲油，可用于有机涂料 除此外，在涂钛同时还可加SiO2、Al2O3、SnO2等，形成新型云母珠光粉，性能色泽独特。 △ Company Logo LOGO 4.3 表面改性 利用各类材料或助剂，采用物理-化学方法对矿物表面进行处理，有目的地改善或完全改变矿物的物理技术性能成表面物化性质。 有时采用化学方法，但只改变矿物界面层次的组成，不改变矿物材料内部晶体结构及物理或化学性质。 Company Logo §4.3.1表面改性剂及改性原理 用以对矿物进行表面改性的试剂，分无机和有机两类 无机主要是一些无机颜料，如铁、钛等的化合物，通过化学反应（如水解）沉淀到矿物表面，形成装饰性涂层。 有机包括偶联剂、脂肪酸、烯烃低聚物及各种树脂类 Company Logo § 偶联剂 一些矿物用做橡胶、塑料等功能填料或填充剂时，这些矿物表面必须与聚合物相容，因此常采用偶联剂对无机矿物填料与有机聚合物间的界面改性，以使两者形成较强结合。 偶联剂又称表面化学处理剂或架桥剂，具有两性结构，一些基团可与无机矿物表面各种化学基团反应，形成化学键；另一些基团有亲有机物的性质，发生化学反应，或形成物理缠绕，在无机与有机间形成“分子桥”，形成新型复合材料，改善了材料的性能。 Company Logo 分为硅烷类，钛酸酯类，锆类和有机铬络合物四类 1、硅烷偶联剂 （1）结构通式 : RSiX R—与聚合物分子有亲和力或反应能力的活性官能团，如氨基、乙烯基、环氧基、氰基等； X—能水解的烷氧基（甲氧基、乙氧基）或氯； Company Logo （2）作用 与矿物表面偶联剂作用时，X基先水解形成硅醇，再与矿物表面羟基反应，形成强的界面结合，实现无机矿物的有机化。 甲氧基硅烷 Company Logo R可与聚合物发生反应形成牢固的化学键 （环氧硅烷） Company Logo (3) 应用 含硅酸较多的玻璃纤维、石英粉、白炭黑；高岭土；水合氧化铝；不含游离水的碳酸钙效果差 缺点：三烷氧基硅烷水解成三硅醇，与矿物表面