CN103013187B - 一种硬脂酸改性高岭土 - Google Patents

Abstract

一种硬脂酸改性高岭土，其中高岭土含量为95-97.5wt%，硬脂酸含量为2.5-5wt%，所述高岭土细度为1250-1300目，其特征在于所述改性高岭土中二氧化硅含量52-56wt%；三氧化二铝含量44-48wt%；白度≥90%；吸油量29.82ml/100g、水分0.15%、pH值5.42、45微米筛余物0.049%、活化指数100%；本发明的硬脂酸改性高岭土通过多温区改性温控的方法，有助于硬脂酸与高岭土颗粒间充分反应和均匀混合，使硬脂酸与高岭土间产生均匀的包裹层，特别是有利于在包裹层与被包裹物间形成共价健结合，避免了硬脂酸自聚产生结块等，提高了改性高岭土白度等性能指标。在下游产品的实际运用中，表现出对基材的优良补强效果，得到了下游企业的认可。

Description

一种硬脂酸改性高岭土

技术领域

本发明涉及一种改性高岭土暨生产方法，特别是采用硬脂酸作为改性剂的高岭土暨生产方法。

背景技术     

现有技术的高岭土改性方法主要有：偶联剂改性、吸附改性与表面包覆改性三种方法。其中采用硬脂酸对高岭土进行改性属于表面包覆改性方法的一种。

现有技术中关于采用硬脂酸对高岭土改性的研究报道主要有：

陈月辉等人研究硬脂酸改性硬质高岭土在NR中的应用，并与半补强炭黑进行对比。结果表明，硬脂酸改性硬质高岭土对NR补强性能优异；采用硬脂酸改性硬质高岭土部分替代SRF填充NR，硫化胶综合物理性能良好；硬脂酸改性低温煅烧硬质高岭土具有较高的白度，且对NR补强性能良好，可用于胶鞋白大底胶料。

刘钦甫利用脂肪酸型改性剂对高岭土进行了表面改性,探讨了表面改性条件,并用沉降体积、容重、XRD、FT-IR对改性效果进行表征,确定出最佳改性工艺为:改性剂用量1.5%、改性时间30min和改性温度70℃.最后采用熔融共混法制备了PP/高岭土复合材料,并测试了其力学性能,发现在改性高岭土填充量为3%～6%时,可使复合材料具有良好的力学性能。

汪涛选用十二胺、十八胺、硬脂酸、硅油和铝钛复合偶联剂（OL—AT1618）五种不同的改性剂对云南临沧高岭土进行表面改性。对改性高岭土进行活化指数和有效活化指数测定，并对其进行红外光谱分析以确定最佳改性剂，最后选效果最好的改性高岭土作为橡胶填料进行力学性能检测。实验结果表明，对云南临沧高岭土进行表面有机改性，以十八胺为改性剂，加入量为12％，改性时间为30min改性高岭土的有效活化指数最高，改性效果最佳，有效活化指数越高，对橡胶的补强效果越好。

王继虎研究了经不同细度．不同制造工艺和不同改性剂处理的硬质高岭土对橡胶力学性能和工艺性能的影响。从中筛选出综台性能最住的品种，并与常用橡胶填料(发黑、白炭黑、轻质碳酸钙)作等量(60份)填充对比。结果表明，用经硬脂酸处理过的1250日高岭土填充的橡胶力学性能比填充轻质碳酸钙的高，比填充白炭黑的略低，与填充半补强炭黑的相当；而用经硬脂酸处理过的未煅烧7000目高岭土的补强性能可望进一步提高。

李娜研究了硬脂酸对山西怀仁地区煤系煅烧高岭土的表面改性方法，并对改性高岭土进行了红外光谱表征和活化指数、吸油量等性能的测定。《应用化工》第38卷第8期（2009年8月），实验结果表明，用1-3％的硬脂酸经15分钟反应对煅烧高岭土改性后，活化指数达100％，吸油量可降低40％左右。将其加入聚氨酯中，可明显提高煅烧高岭土和聚氨酯高分子的亲和能力。

如上研究者都对硬脂酸改性煅烧高岭土做了一定的尝试，并且主要在活化指数、吸油值、沉降体积等与橡胶工业相关的活化高岭土指标进行了研究，随着高岭土应用领域的扩大，对于高岭土的白度提出了较高的要求，如用于涂料、塑料等行业都要求提高改性高岭土的白度，在现有技术中高岭土的白度多数在70%左右，较好的也只达到80-85%的水平，但是采用硬脂酸改性高岭土的白度目前只达到了80%，本发明经过多年反复研究试验，发现目前采用的硬脂酸改性高岭土工艺过程主要是为确保硬脂酸的充分反应，因此选择直接高温加热至反应反应完成，然后迅速降温出料，由于整个过程均在高温下进行，使得硬脂酸在氧的作用下出现过度氧化以及自聚比重过大的问题，直接导致高岭土白度难以提高，此外由于降温时间过短，硬脂酸包裹物与高岭土间只有单纯的物理包裹关系，没有形成共价结合健，导致包裹结构不均匀，也会影响产品白度。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种硬脂酸改性高岭土，解决了硬脂酸改性高岭土白度较低的问题。

一种硬脂酸改性高岭土，其中高岭土含量为95-97.5wt%，硬脂酸含量为2.5-5 wt%，所述高岭土细度为1250-1300目，其特征在于所述改性高岭土中二氧化硅含量52-56wt%；三氧化二铝含量44-48wt%；白度≥90%；吸油量29.82ml/100g、水分0.15%、pH值5.42、45微米筛余物0.049%、活化指数100%；

生产所述硬脂酸改性高岭土的主要工艺步骤如下：

⑴ 将1250-1300目煤系高岭土粉装入球磨机在搅拌条件下加热至70℃并保持15分钟；球磨机转速1800-2200转/分；然后

⑵ 在球磨机内加入硬脂酸，保持球磨机转速不变；温度控制在70-75℃；并保持20分钟；加入硬脂酸后球磨机内高岭土与硬脂酸的重量比为：95-97.5：2.5-5；然后

⑶ 将球磨机温度降至45℃并保持5-10分钟，球磨机转速1500-1800转/分；

⑷ 冷凝出料。

本发明的硬脂酸改性高岭土通过多温区改性温控的方法，有助于硬脂酸与高岭土颗粒间充分反应和均匀混合，使硬脂酸与高岭土间产生均匀的包裹层，特别是有利于在包裹层与被包裹物间形成共价健结合，避免了硬脂酸自聚产生结块等，实现了改性高岭土白度 ≥90%、pH值5-8、吸油值(g/100g) ＜45、活化指数为100%、沉降体积(ml/g )3-5的性能指标。在下游产品的实际运用中，表现出对基材的优良补强效果，得到了下游企业的认可。

具体实施方式

本发明的硬脂酸改性高岭土采用1250-1300目煤系高岭土，改性剂为市售硬脂酸即十八烷酸，分子式C18H36O2。改性工艺温度按时间分为三个温区，第一温区为预热温区，在该阶段，将高岭土加入球磨机，并加温至70℃后保持15分钟，目的是摒除高岭土表面吸附水分，降低含水率，使高岭土充分预热，并且内外温度均一，使其保持高度的分散性，缩短下一步反应时间和充分反应。第二温区为反应温区，在前阶段高岭土充分预热的基础上加入硬脂酸，并将球磨机转速控制在1800-2200转/分，温度控制在70-75℃，反应20±1分钟，该阶段的反应主要是使硬脂酸与高岭土充分接触并均匀包裹在高岭土颗粒外表，根据显微分析，当高岭土表面包裹硬脂酸不均匀时，直接影响其白度系数。如果时间太短，则反应不充分，有硬脂酸微粒存在，时间太长，则硬脂酸会出现轻微碳化，这些都是影响其白度的主要因素。第三阶段是后续反应阶段，当大部分主反应完成后，温度缓慢下降至45℃并保持5-10分钟，该阶段对于保证反应的转化率十分重要，当温度降低太快，会使空气中的氧与水分子与产品的残键结合，即副反应发生，直接影响产品品质。温度缓慢降低，使末完成的主反应继续进行，而副反应则受到限制。此外，还可防止高温出料导致产品粘连、板结等现象出现。由于改性高岭土白度的稳定提高，大大扩展了该产品的应用范围，本发明的产品经涂料、塑料、白橡胶等不同行业试用，均取得了非常高的评价。

由于使用了价格较低的硬脂酸，使改性高岭土生产成本大幅度降低，大大拓宽了高岭土的用途和使用性能。作为功能性体积填料可广泛用于橡胶、电线电缆、PA、PP、EVA、PVC、PE、HDPE、EDPM、EPK等，可提高产品的性能，降低成本。煤系高岭土做为塑料橡胶填料比一般高岭土具有更好的收缩性、强度、阻燃性、吸湿性和电阻率。在不同应用领域，根据使用需求，可合成不同性能指标的产品。橡胶中代替25%-60%白炭黑，各项力学性能均超过或接近白炭黑的补强效果。PE农膜，7－14微米的远红外阻隔率85％以上。PVC电缆，20℃、95℃体积电阻率提高四倍以上。

实施例1 取1250目煤系高岭土960公斤，加入球磨机并加热至70±1℃，球磨机转速设定1800转，保持15分钟。然后加入硬脂酸40公斤，球磨机转速与温度不变，保持20分钟。然后降温至45±1℃，球磨机转速1600转/分，并保持7分钟后降温出料。得到1000公斤改性高岭土，检测白度91.5%。

实施例2 取1300目煤系高岭土950公斤，加入球磨机并加热至70±1℃，球磨机转速设定2000转，保持15分钟。然后加入硬脂酸50公斤，球磨机转速不变，温度72±1℃，保持20分钟。然后降温至44℃，球磨机转速1500转/分，并保持10分钟后降温出料。得到1000公斤改性高岭土，检测白度93.2%。

实施例3 取1250目煤系高岭土975公斤，加入球磨机并加热至70±1℃，球磨机转速设定2200转，保持15分钟。然后加入硬脂酸25公斤，球磨机转速不变，温度75±1℃，保持20分钟。然后降温至45±1℃，球磨机转速1800转/分，并保持5分钟后降温出料。得到1000公斤改性高岭土，检测白度91.2%。

实施例4 取1300目煤系高岭土960公斤，加入球磨机并加热至70±1℃，球磨机转速设定2000转，保持15分钟。然后加入硬脂酸40公斤，球磨机转速不变，温度75±1℃，保持20分钟。然后降温至45±1℃，球磨机转速1750转/分，并保持7分钟后降温出料。得到1000公斤改性高岭土，检测白度90.2%。

Claims (1)

1.一种硬脂酸改性高岭土，其中高岭土含量为95-97.5wt%，硬脂酸含量为2.5-5 wt%，所述高岭土细度为1250-1300目，其特征在于所述改性高岭土中二氧化硅含量52-56wt%；三氧化二铝含量44-48wt%；白度≥90%；吸油量29.82ml/100g、水分0.15%、pH值5.42、45微米筛余物0.049%、活化指数100%；

生产所述硬脂酸改性高岭土的主要工艺步骤如下：

⑴ 将1250-1300目煤系高岭土粉装入球磨机在搅拌条件下加热至70℃并保持15分钟；球磨机转速1800-2200转/分；然后

⑵ 在球磨机内加入硬脂酸，加入硬脂酸后球磨机内高岭土与硬脂酸的重量比为：95-97.5：2.5-5；保持球磨机转速不变；温度控制在70-75℃；并保持20分钟；然后

⑶ 将球磨机温度降至45℃并保持5-10分钟，球磨机转速1500-1800转/分；

⑷ 冷凝出料。