CN116023906A - N,n,n-三（2-羟丙基）胺环硼酸酯作为无机非金属矿物助磨剂的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种N,N,N‑三（2‑羟丙基）胺环硼酸酯作为无机非金属矿物助磨剂的应用，N,N,N‑三（2‑羟丙基）胺环硼酸酯作为助磨剂具有使得粉体的颗粒更细，分散性更好和相容性更优的效果。
Description
技术领域
本发明属于无机非金属矿物生产加工领域，具体涉及无机非金属矿物的助磨剂。
背景技术
无机非金属粉体材料是一种广泛应用的重要材料，它应用在塑料、橡胶、涂料等高分子材料工业及高聚物复合材料领域中，规格品种多、附加值高，是绝不能缺少的重要工业产品。大多数无机粉体材料作为有机材料的填料，可以大幅改进有机材料的天然缺陷，使材料同时具有有机和无机材料的优点。例如：高分散白炭黑作为轮胎添加剂，可以改善轮胎的耐磨性、提高轮胎的寿命，有益于节能减排；重钙作为塑料填料，可以提高塑料制品的电绝缘性、抗酸碱性、耐火性等；云母可作为塑料增强填料，提高塑料制品的弯曲弹性模量和拉伸弹性模量。由于无机非金属粉体材料大部分都是极性或强极性的亲水物质，而有机高聚物如塑料、橡胶、树脂具有非极性的疏水表面，彼此相容性差。无机非金属粉体材料难以在有机基体中均匀分散，达不到改进材料性能的目的，甚至导致材料的某些性能下降等问题。
目前，为使无机非金属粉体材料达到要求的细度和相容性，往往采用在粉碎工艺中加入助磨剂和表面改性剂，以同时改进细度和相容性，简化工艺流程，降低成本。但是，由于表面改性剂是具有亲水和疏水两性基团的高分子化合物，与极性的无机非金属粉体材料吸附后，其长链之间会导致吸引和缠绕，导致颗粒之间的粘结，粉体颗粒变粗，分散性降低。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种N,N,N-三(2-羟丙基)胺环硼酸酯作为无机非金属矿物助磨剂的应用，N,N,N-三(2-羟丙基)胺环硼酸酯作为助磨剂使得粉体的颗粒更细，分散性更好、相容性更优。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
N,N,N-三(2-羟丙基)胺环硼酸酯作为无机非金属矿物助磨剂的应用，N,N,N-三(2-羟丙基)胺环硼酸酯，分子式为C9H18BNO3，是白色至黄褐色的固体，密度为1.05g/cm3，熔点为150-157℃，沸点为196.2℃。三异丙醇胺硼酸酯也是一种偶联剂，硼氧酯键的三支链结构而形成笼状结构，硼与氮原子最外层分别为空轨道和孤对电子，从而使其结构稳定。硼氮同时具有亲核和亲电原子，且位与分子构型的外部，容易与有机和无机材料的极性基团或原子发生化学键反应，降低材料的表面能，提高粉体材料的分散性，降低颗粒的细度，提高无机矿物粉体材料在有机材料中的相容性和分散性。
为了提高助磨效果，作为技术方案的进一步改进，所述助磨剂中N,N,N-三(2-羟丙基)胺环硼酸酯的质量占比为10-100wt％，更优选N,N,N-三(2-羟丙基)胺环硼酸酯的质量占比为50-100wt％。
作为技术方案的进一步改进，所述助磨剂还含有1-90wt％的羟烷基胺衍生物。羟烷基胺衍生物含有的羟基和氨基，既可以与粉体颗粒表面的极性基团作用吸附，也可以与塑料或树脂基体作用，达到既助磨降低细度，又提高相容性的作用。
作为技术方案的进一步改进，为了兼顾降低粉体的颗粒细度和相容性，所述助磨剂还含1-50wt％的羟烷基胺衍生物。
作为技术方案的进一步改进，所述羟烷基胺衍生物为羟烷基胺和/或羟烷基胺的盐酸盐，所述羟烷基胺为N,N-二(2-羟丙基)胺、N,N,N-三(2-羟乙基)胺、N,N-二(2-羟乙基)-N-(2-羟丙基)胺、N,N-二(2-羟丙基)-N-(2-羟乙基)胺、N,N,N’,N’-四(2-羟乙基)乙二胺、N,N,N’-三(2-羟乙基)-N’-(2-羟丙基)乙二胺、N,N-二(2-羟乙基)-N’,N’-二(2-羟丙基)乙二胺、N,N,N’-三(2-羟丙基)-N’-(2-羟乙基)乙二胺、N,N,N’,N’-四(2-羟丙基)乙二胺、N,N,N’,N’-四(2-羟乙基)丙二胺、N,N,N’-三(2-羟乙基)-N’-(2-羟丙基)丙二胺、N,N-二(2-羟乙基)-N’,N’-二(2-羟丙基)丙二胺、N,N,N’-三(2-羟丙基)-N’-(2-羟乙基)丙二胺和N,N,N’,N’-四(2-羟丙基)丙二胺中的至少一种。
作为技术方案的进一步改进，所述助磨剂在无机非金属矿物中掺量不大于0.5wt％。
作为技术方案的进一步改进，所述助磨剂在无机非金属矿物中掺量不大于0.2wt％。
作为技术方案的进一步改进，为了提高粉体的相容性、降低吸油率和提高沉降体积，以所述助磨剂的质量为基准，所述助磨剂和1-25wt％的表面改性剂联用。
作为技术方案的进一步改进，为了兼顾成本及表面改性效果，所述表面改性剂为油酸一异丙醇酰胺、油酸二异丙醇酰胺、硬酯酸钠和钛酸酯中的至少一种。
本发明还保护一种根据上述应用的无机非金属矿物助磨剂。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明N,N,N-三(2-羟丙基)胺环硼酸酯作为助磨剂,粉体的颗粒更细，分散性更好、相容性更优。进一步说，N,N,N-三(2-羟丙基)胺环硼酸酯和羟烷基胺衍生物联用作为复合助磨剂，即了粉体降低细度，又提高相容性。再一步说，本发明的应用中助磨剂可与表面改性剂联用,提高粉体的相容性、降低吸油率和提高沉降体积。N,N,N-三(2-羟丙基)胺环硼酸酯作为助磨剂具有使得粉体的颗粒更细，分散性更好和相容性更优的效果。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例及对比例的助磨剂组成见表1：
表1助磨剂的组成(以质量百分比计)
表中“-”表示没有添加对应的化合物
一、样品制备
将助磨剂按照掺量(以5公斤矿物为基准)称量，与5公斤矿物加入标准小磨粉磨5分钟，80微米筛过筛粗粉，过筛为样品。
实施例中所涉及石灰石为来自安徽狸桥的天然矿石，CaCO3含量大于95wt％。滑石为来自山东平度芝坊的天然矿石，Mg3[Si4O10](OH)2含量大于95wt％。
二、性能测试
1.45微米筛余
将样品过45微米筛，计量筛余，结果见表2和3。
2.吸油值
称取1g样品，精确至0.01g，置于玻璃板上,用盛有1mL邻苯二甲酸二辛酯(DOP)的微量滴定管滴加，在滴加时用调刀不断的翻动研磨，起初试样呈分散状，后逐渐成团直至全部被润湿，并形成一整团为终点，读出用量V1，碳酸钙或滑石粉的吸油值(单位:mL/100g)V＝100*V1，结果见表2和3。
2.沉降体积的测定
称取10g样品，加入到装有100mL液体石蜡的带刻度量筒)中，用干净玻璃棒均匀搅拌2min后再在CHA－S型气浴恒温震荡器中，在20±0.5℃，100r/min转速下，充分震荡15min后静置，同时开始计时，一定时间后，样品沉降面的高度(分散相体积)即为沉降体积，结果见表2和3。
表2实施例与对比例制得石灰石粉体的性能统计表
由实施例1与对比例1比较，本发明中单独用N,N,N-三(2-羟丙基)胺环硼酸酯与N,N,N-三(2-羟丙基)胺比较，45微米筛余降低，吸油值减小，沉降体积增大，粉体的分散性和相容性均提高。实施例1掺量越大，45微米筛余越小，吸油值越小，沉降体积越大。
由实施例1与对比例2比较，本发明中单独用N,N,N-三(2-羟丙基)胺环硼酸酯与N,N,N-三(2-羟丙基)胺与钛酸酯组合物比较，45微米筛余大幅降低降低，吸油值减小，沉降体积增大，粉体的分散性和相容性均提高。实施例1掺量越大，45微米筛余越小，吸油值越小，沉降体积越大。
表3 实施例与对比例制得滑石粉的性能统计表
由实施例7与对比例1用于粉磨滑石矿，本发明中用N,N,N-三(2-羟丙基)胺环硼酸酯和N,N,N-三(2-羟乙基)胺环硼酸酯、N,N,N-三(2-羟乙基)胺氨基磺酸盐、N,N-二(2-羟丙基)-N-(2-羟乙基)胺氨基磺酸盐、油酸二异丙醇酰胺、钛酸酯TC-114组合与N,N,N-三(2-羟丙基)胺比较，相同掺量下，滑石粉的45微米筛余降低，吸油值减小，沉降体积增大，粉体的分散性和相容性均提高。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.N,N,N-三（2-羟丙基）胺环硼酸酯作为无机非金属矿物助磨剂的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述助磨剂中N,N,N-三（2-羟丙基）胺环硼酸酯的质量占比为10-100wt%。
3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述助磨剂还含有1-90wt%的羟烷基胺衍生物。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述助磨剂还含1-50wt%的羟烷基胺衍生物。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述羟烷基胺衍生物为羟烷基胺和/或羟烷基胺的盐酸盐，所述羟烷基胺为N,N-二(2-羟丙基)胺、N,N,N-三（2-羟乙基）胺、N,N-二（2-羟乙基）-N-（2-羟丙基）胺、N,N-二（2-羟丙基）-N-（2-羟乙基）胺、N,N,N’,N’-四（2-羟乙基）乙二胺、N,N,N’-三（2-羟乙基）-N’-（2-羟丙基）乙二胺、N,N-二（2-羟乙基）-N’,N’-二（2-羟丙基）乙二胺、N,N,N’-三（2-羟丙基）-N’-（2-羟乙基）乙二胺、N,N,N’,N’-四（2-羟丙基）乙二胺、N,N,N’,N’-四（2-羟乙基）丙二胺、N,N,N’-三（2-羟乙基）-N’-（2-羟丙基）丙二胺、N,N-二（2-羟乙基）-N’,N’-二（2-羟丙基）丙二胺、N,N,N’-三（2-羟丙基）-N’-（2-羟乙基）丙二胺和N,N,N’,N’-四（2-羟丙基）丙二胺中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述助磨剂在无机非金属矿物中掺量不大于0.5wt%。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述助磨剂在无机非金属矿物中掺量不大于0.2wt%。
8.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述助磨剂的质量为基准，所述助磨剂和1-25wt%的表面改性剂联用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述表面改性剂为油酸一异丙醇酰胺、油酸二异丙醇酰胺、硬酯酸钠和钛酸酯中的至少一种。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述应用的无机非金属矿物助磨剂。
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