电气石的表面改性研究.docVIP

◎电气石的表面改性研究 　　电气石的表面改性研究　　[摘要] 采用硬脂酸对电气石进行表面改性，研究了温度，时间和改性剂添加量等因素对电气石改性效果的影响用活化指数和IR对改性前后的电气石进行了表征及机理分析。结果表明；硬脂酸与电气石表面发生了化学吸附，用硬脂酸对电气石改性过程温度底、作用时间短、改性效果好、药剂成本低骨很好的应用前景。 [关键词] 电气石；硬脂酸；表面改性 Abstract: The effects of temperature, and amount of stearic acid on the surficial modification to tourmaline are studied. The modified tourmaline is analysed through activation index and IR, theresults show that there is chemicaladsorption between stearic acid and tourmaline and it is suitable to use stearic acid to modify tourmaline for moderate timpearture,short time,good performance and lowcost,so it can find good application. KEY words:tourmaline;stearic acid;surface modification 　　长期以来高品质电气石被作为宝石矿物，除少量用作磨料外，大量的非宝石级电气石未得到充分开发利用。自从上世纪90年代，电气石以其发射远红外线、释放负离子、微弱电流等特性，广泛应用在环保、保健、电子、医药、化工、轻工、建材等领域。随着对电气石增值化应用的逐步研究，其作为矿物填料在塑料、橡胶等高分子材料工业及复合材料领域中的应用也愈来愈受到重视。　　 电气石粉体与高分子聚合物表面性能差异较大，难以直接牢固结合，直接填充易导致材料的某些性能下降以及易脆化等，从而影响基质的整体综合性能，因此，必须对电气石粉体进行表面改性处理。　　 本文选用硬脂酸作为表面改性剂用活化指数及IR（红外光谱）对改性效果进行表征和评价，并对电气石的表面改性机理进行了分析。 1试验部分1．1 试验原料　　 电气石粉，粒度d50=18.79um,d97=54.00um,产自内蒙赤蒙峰。改性剂：硬脂酸，工业级。1．2 测试仪器及改性设备　　 XRD分析在日本光D/max-rB转X-射线衍射仪上进行，实验条件：Cu-ka辐射，石墨单射器，40kV,50mA,狭缝：DS1o，RS0。3 o，扫描速度8度/min；EDS（能谱），采用荷兰SEM505附件；红外光谱(FTIR)分析采用美国NICOLET501P型红外光谱仪，样品采用KBr压片。　　 改性设备为GRH-10型热混机，转数900r/min，辽宁阜新热源设备厂生产。1．3改性方法　　 取一定量的电气石粉，直接加入硬脂酸，按照不同时间、不同温度、不同添加量在热混机进行表面改性，按照原化工部标准HG/T256-94测定改性后的电气石粉活化指数，并对硬脂酸改性前后的电气石粉进行IR测试。活化指数反映了矿物粉体的改性程度，它表述为：活化指数H=（样品中漂浮部分重量/样品总重量）×100%；未改性时H=0，改性完全H→100%。 2 试验结果及讨论2．1通过XRD及EDS分析　　 XRD及EDS分析结果见图1和图2。由图1可知，电气石粉由电气石和石英组成，主要是电气石；由 图2可知电气石表面分布的元素重量百分比为Na2.785%、Mg3.927%、Al25.874%、Si42.889%、Cal.147%以 及Fe23.378%. 胡熙庚等认为，矿物经破碎、细磨后，沿任何方向发生破裂，在断面上的质点均存在着不饱和键力，且在不同部位未得到补偿键力的不饱和程度亦不相同，所以，在断裂面不同部位具有不同的吸附能力和作用活性。因此，随着电气石粒度的降低，电气石粉表面Mg、Al、Ca、Fe等元素将会形成活性中心，而且具有吸附能力。 2．2 改性时间实验　　 改性时间试验结果（温度：80oC；添加量1.5%）见图3。从图3可以看出，净吸附速率随着改性时间延长而增加，开始有一个快速增长的过程（10min时已达到97%），以后缓慢提高，时间到一定时，净吸 附速率近似为0，改性剂在电气石的吸附和解吸附达到平衡。开始吸附时，改性剂剂首先吸附在电气石表面活性最大的部位，随着活性高的表面逐渐被遮盖，改性剂在电气石表面的吸附作用就愈来愈弱。因而吸附量越来越小，整个吸附过程是不均匀的。 2.3