超細(xì)表面改性白云石的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超細(xì)表面改性白云石的制備方法，即用機(jī)械力化學(xué)方法制備超細(xì)改性白云石的技術(shù)，具體的技術(shù)方案是將白云石粉碎后，加入球磨機(jī)中通過改性劑經(jīng)過干法球磨得到超細(xì)改性白云石粉體，本發(fā)明提供的是一種將白云石粉體超細(xì)粉碎與表面改性同時(shí)進(jìn)行的技術(shù)方法，這種方法不僅簡化了生產(chǎn)工藝，而且得到的產(chǎn)品粒度細(xì)、分布集中，同時(shí)改善了白云石粉體表面的物理化學(xué)性質(zhì)，在增強(qiáng)白云石粉體與基體間的相容性的同時(shí)保持了材料較好的機(jī)械強(qiáng)度和力學(xué)性能。
【專利說明】超細(xì)表面改性白云石的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超細(xì)改性白云石的制備方法，具體的說涉及一種機(jī)械力化學(xué)法來使白云石超細(xì)化的同時(shí)達(dá)到表面改性的目的。
【背景技術(shù)】
[0002]白云石是一種常見的白色非金屬礦物,屬于CaCO3和MgCO3的復(fù)合碳酸鹽礦物,在我國蘊(yùn)藏量極其豐富，是一種重要的鈣鎂資源。白云石作為填料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、粘結(jié)劑等行業(yè)。然而，大顆粒的白云石粉體在高分子材料中會(huì)引起材料本身的機(jī)械強(qiáng)度如抗拉伸能力和斷裂伸長率等各項(xiàng)指標(biāo)的惡化，將白云石超細(xì)化成為一種必然。
[0003]目前，物理粉碎法憑借其成本低、生產(chǎn)工藝簡單及產(chǎn)量大的優(yōu)勢(shì)成為生產(chǎn)超細(xì)粉體材料最為廣泛的方法。所使用的超細(xì)粉碎設(shè)備主要有氣流粉碎機(jī)、機(jī)械沖擊粉碎機(jī)、球磨機(jī)、振動(dòng)磨、攪拌磨、膠體磨等。粉碎出的產(chǎn)品由于粒度細(xì)、分布窄、質(zhì)量均勻，因而具有比表面積大、表面活性高、化學(xué)反應(yīng)速度快、溶解速度快、燒結(jié)體強(qiáng)度大以及獨(dú)特的電性、磁性、光學(xué)性等，因而廣泛應(yīng)用于許多【技術(shù)領(lǐng)域】。但是，由于超細(xì)粉體具有小尺寸效應(yīng)、界面和表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)使其很容易發(fā)生團(tuán)聚，不易在有機(jī)介質(zhì)中分散，與基體配伍性能差，直接影響其實(shí)際功效。對(duì)超細(xì)粉體進(jìn)行分散處理的最有效的途徑之一就是對(duì)其進(jìn)行表面改性，從而達(dá)到改善粉體物理化學(xué)性質(zhì)、增強(qiáng)填料與基體的相容性、提高分散性、改善界面性質(zhì)、賦予顆粒新功能的目的。
[0004]目前，對(duì)粉體進(jìn)行表 面改性主要有表面覆蓋改性、局部化學(xué)改性、機(jī)械力化學(xué)改性、外層膜改性、高能量表面改性和利用沉淀反應(yīng)進(jìn)行表面改性等。機(jī)械力化學(xué)改性是指通過壓縮、剪切、摩擦、延伸、彎曲、沖擊等手段，對(duì)物料施加機(jī)械能，從而誘發(fā)物料的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，使其與周圍的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的方法。在改變產(chǎn)品天然親水疏油的表面性質(zhì)的同時(shí)，提高其在聚合物中的相容性，降低其對(duì)聚合物產(chǎn)品加工性能以及力學(xué)性能的影響，甚至使它們綜合性能有所提高。
[0005]據(jù)以往的技術(shù)成果顯示，先將白云石進(jìn)行粗磨，之后對(duì)其進(jìn)行機(jī)械力化學(xué)改性，所得到的產(chǎn)品雖然與高分子材料相容性好，但是卻存在著粉體粒度不夠細(xì)的缺點(diǎn)；而先將白云石超細(xì)粉碎，再對(duì)其進(jìn)行濕法改性，存在著生產(chǎn)工藝復(fù)雜、改性劑與粉體表面親和性差、附著作用弱且不均勻的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種超細(xì)白云石的制備方法、一種機(jī)械力化學(xué)方法制備超細(xì)改性白云石的技術(shù)，在對(duì)粉體進(jìn)行超細(xì)粉碎的同時(shí)完成粉體的表面活化改性。本發(fā)明的工藝流程是先將白云石粉碎制成白云石粉體，然后再經(jīng)改性劑在球磨機(jī)中干法球磨制得超細(xì)改性粉體；具體的技術(shù)方案通過如下步驟實(shí)現(xiàn):
1)將白云石粉碎得到粒徑大小為4-7um的白云石粉體；
2)將步驟I)得到的白云石粉體加入到球磨機(jī)的球磨罐中，然后加入質(zhì)量為粉體質(zhì)量1.5%-5%的改性劑，在球磨轉(zhuǎn)速為200-500r/min、溫度為60_90°C的條件下，干法球磨100-120min得到表面改性的超細(xì)白云石粉體,球磨機(jī)中的研磨介質(zhì)為磨球。
[0007]優(yōu)選地，在本發(fā)明中步驟I)所述的白云石粉體經(jīng)過雷蒙機(jī)粗磨后用氣流磨細(xì)磨得到。
[0008]優(yōu)選地，步驟2)中所述磨球的數(shù)目為20-60,直徑大小在5mm-10mm之間，磨球按球料比為15-25的比例加入。
[0009]優(yōu)選地，在本發(fā)明中步驟2)所述磨球?yàn)閮煞N不同尺寸的磨球混合，尺寸為直徑在5mm-10mm之間的任意兩個(gè)數(shù)值，所述磨球的數(shù)目為10-30之間的任意兩個(gè)數(shù)值，也可以為多種不同尺寸的磨球混合，磨球按球料比為15-25的比例加入。
[0010]優(yōu)選地，在本發(fā)明中所述磨球?yàn)檠趸X或氧化鋯。
[0011]優(yōu)選地，在本發(fā)明中步驟2)所述的球磨機(jī)為行星式球磨機(jī)，本發(fā)明利用固體材料在機(jī)械力作用下會(huì)發(fā)生形態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)的變化從而誘導(dǎo)物理化學(xué)變化這一原理來生產(chǎn)超細(xì)粉體材料，而行星式球磨機(jī)優(yōu)點(diǎn)在于充分利用機(jī)械力化學(xué)作用在進(jìn)行超細(xì)粉碎的同時(shí)進(jìn)行表面活化改性。
[0012]優(yōu)選地，在本發(fā)明中步驟2)中所述的改性劑為高級(jí)脂肪酸、高級(jí)脂肪酸鹽類或偶聯(lián)劑。
[0013]優(yōu)選地，在本發(fā)明中所述高級(jí)脂肪酸、高級(jí)脂肪酸鹽類的碳原子數(shù)在16-18之間。
[0014]優(yōu)選地，在本發(fā)明中所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑、硼酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑、鋁鋯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑或鋁鋯復(fù)合偶聯(lián)劑。
[0015]在本發(fā)明中步驟2)所述表面改性的超細(xì)白云石粉體平均粒徑D50為1.0um。
[0016]在本發(fā)明中步驟2)中所述表面改性的超細(xì)白云石粉體粒徑D97為2.0um。
[0017]產(chǎn)品改性效果的好壞通過活化率體現(xiàn)，活化率測(cè)試的具體實(shí)驗(yàn)過程如下:準(zhǔn)確稱取Ig改性后的樣品于20ml量筒中，加水至15ml，振蕩搖勻后靜置30min，這時(shí)改性的粉體一部分浮于水的上層，一部分沉在水底，待基本保持平衡后讀取試樣的上浮體積和下沉體積；
活化率計(jì)算公式
【權(quán)利要求】
1.超細(xì)表面改性白云石的制備方法，其特征在于，包括如下步驟， 1)將白云石粉碎得到粒徑大小為4-7um的白云石粉體； 2)將步驟I)得到的白云石粉體加入到球磨機(jī)的球磨罐中，然后加入質(zhì)量為粉體質(zhì)量1.5%-5%的改性劑，在球磨轉(zhuǎn)速為200-500r/min、溫度為60_90°C的條件下，干法球磨100-120min得到表面改性的超細(xì)白云石粉體,球磨機(jī)中的研磨介質(zhì)為磨球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)表面改性白云石的制備方法，其特征在于，步驟I)所述的白云石粉體通過雷蒙機(jī)粗磨后用氣流磨細(xì)磨得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)表面改性白云石的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述磨球的數(shù)目為20-60，直徑大小在5mm-10mm之間，磨球按球料比為15-25的比例加入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)表面改性白云石的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述磨球?yàn)閮煞N不同尺寸的磨球混合，尺寸為直徑在5mm-10_之間的任意兩個(gè)數(shù)值,所述磨球的數(shù)目為10-30之間的任意兩個(gè)數(shù)值，磨球按球料比為15-25的比例加入。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、3或4所述的超細(xì)表面改性白云石的制備方法，其特征在于，所述磨球?yàn)檠趸X或者氧化鋯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)表面改性白云石的制備方法，其特征在于，步驟2)所述的球磨機(jī)為行星式球磨機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)表面改性白云石的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述的改性劑為高級(jí)脂肪酸、高級(jí)脂肪酸鹽類或偶聯(lián)劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超細(xì)表面改性白云石的制備方法，其特征在于，所述高級(jí)脂肪酸、高級(jí)脂肪酸鹽類的碳原子數(shù)在16-18之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超細(xì)表面改性白云石的制備方法，其特征在于，所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑、硼酸 酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑、鋁鋯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑或鋁鋯復(fù)合偶聯(lián)劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)表面改性白云石的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述表面改性的超細(xì)白云石粉體的粒徑D50為1.0um, D97為2.0um。
【文檔編號(hào)】C09C3/04GK103804953SQ201310664396
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】吳德貴, 江賢梁, 趙玉柱, 王征 申請(qǐng)人:遼寧億龍礦業(yè)股份有限公司