本发明专利技术涉及采用一种硼酸酯偶联剂与γ－氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂复合改性微晶白云母粉的工艺方法。以微晶白云母粉为原料，选用硼酸酯偶联剂和γ－氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂为改性剂，通过硼酸酯偶联剂及γ－氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂之间相互缠绕、缩合和交联作用对微晶白云母粉进行复合改性。复合改性后的微晶白云母粉与两种偶联剂分别单独改性后的微晶白云母粉比较，复合改性微晶白云母粉与有机聚合物的亲和性、相容性以及加工流动性和分散性都有明显改善。复合改性后的微晶白云母红外吸收光谱分析表明，硼酸酯与γ－氨丙基三乙氧基硅烷已经以一定的方式与微晶白云母粉体物料发生偶联活化作用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及采用一种硼酸酯偶联剂与Y—氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂复合改性微晶白 云母的工艺方法。以微晶白云母为原料，以硼酸酯和Y—氨丙基三乙氧基硅垸偶联剂为改性 剂，利用干法机械力化学改性，制备高品质的微晶白云母活性填料，属于矿物材料领域。本 专利技术制备的改性微晶白云母产品适用于聚酯环氧型粉末涂料及橡胶、塑料和尼龙等复合材料 的中、高档填料，使复合材料的综合性能得到显著提高。二
技术介绍
白云母是一种富K、 Al的2: 1型二八面体层状构造硅酸盐矿物，其晶体化学式为 KAl22，化学成份主要为K20 11.8%， A1203 38.5%， SiCb 45.2%, H20 4.5 %。白云母的组成和晶体结构决定了其具有许多优异的物理化学性质，如在电绝缘性、耐热、 耐磨、耐腐蚀、防辐射及防水等许多方面都有良好的性能。因此在工业上有着广泛的用途。 白云母晶形通常呈片状或板状，晶体细小者呈鳞片状，大者有数百平方厘米，最大可达 2000cm2。大片白云母(有效面积24ci^者)主要用于电气工业、电子工业和航空、航天等尖端 科技领域。随着大片云母资源的减少和科技的进步，碎云母(包括碎片云母、大片云母加工的 废料以及天然小片云母)的开发利用价值不断提升，特别是在经超细加工后，白云母粉可用作 塑料、橡胶、油漆及涂料等的功能填料，进一步提高材料的综合性能。但由于碎云母的韧性 大，结晶粗，加工成超微粉体的难度大，成本高，在一定^度上制约了白云母粉作为功能填 料的广泛应用。微晶白云母是云母族、白云母亚族矿物的一个新成员，是一种新型的非金属矿物资源。 微晶白云母的晶体结构、晶体化学、化学成份、晶体形态及其所表现出来的矿物物理特征等 都与白云母相同或基本相同，微晶白云母与白云母的最大区别在于其天然晶体很小，仅为微 米级，故简称"微晶"，这就是"微晶白云母"名称的由来。由于微晶白云母的晶体结构和晶 体化学等特征都和白云母基本相同，因而它也具有与白云母相同或者相4以的十分优良的物化 性能，如高电阻率，介电性能好，机械强度大，化学稳定性好，耐磨、耐热、耐候性好以及 防紫外线、抗老化、富弹性等，同时微晶白云母的微晶特性，使其还具有相对容易解离加工 成超微细粉体材料的特点，生产成本低廉(相比同类的碎云母粉的价格可低1/3—2/3)。这些 优势使微晶白云母容易在多种应用工业领域中推广使用。在塑料、橡胶、胶粘剂等高分子材料工业及复合材料领域中，无机矿物填料占有很重要的地位。这些无机矿物填料如碳酸钙、高岭土、石英、云母、硅灰石及石棉等，不仅可以降 低材料的生产成本，还能提高材料的刚性、硬度、尺寸稳定性以及赋予材料某些特殊的物理 化学性能，如耐腐蚀性、阻燃性和绝缘性等。但由于这些无机矿物填料与有机高聚物基质的 界面性质不同，相容性差，因而难以在基质中均匀分散，直接或过多地填充往往容易导致材 料的某些力学性能下降以及易脆化等。因此，为了提高无机矿物在有机高聚物基质中的填充 量，除了粒度和粒度分布的要求之外，还必须对无机矿物填料表面进行改性，增强其与有机 基质材料之间的相容性和结合力，以提高材料的机械强度及综合性能。同样，对微晶白云母 进行表面改性是对微晶白云母性质进行优化，开拓新的应用领域，提高新的工业价值和附加 值的有效途径和重要技术之一。目前用于非金属矿物填料表面改性的方法可分为物理法、化学法和机械力化学改性三大 类。凡是不用表面改性剂而对无机非金属矿物填料实施表面改性的方法，都可归于物理法， 例如借助粘附力用高聚物或树脂等对无机非金属矿物填料进行包覆改性的高聚物涂敷改性方 法，利用等离子体、电晕放电、紫外线等手段对矿物进行表面改性的高能改性方法等。利用 各种表面改性剂或化学反应而对无机非金属矿物填料进行表面改性的方法，通称为化学法， 表面改性剂分子一端为极性基团，能与无机非金属矿物填料表面发生物理吸附或化学反应而 连接在一起，而另一端的亲油性基团与基体形成物理缠绕或化学反应，结果表面改性剂在无 机非金属矿物填料和有机高聚物之间架起一座"分子桥"，将极性不同、相溶性很差的两种物 质偶联起来，从而增强了两者的相互作用，改善制品性能；机械力化学改性，包括经过粉碎， 摩擦，磨碎等作用增强粉体粒子的活性，使分子晶格发生位移，内能增大，粒子温度升高， 所产生的活性粉体表面易于与其它物质发生反应或附着作用，从而达到改变表面性质的目的。 机械力化学改性有两层含义首先，在矿物的超细粉碎过程中，机械应力的作用能激活矿物 颗粒表面，使矿物的表面晶体结构与物理化学性质发生变化，从而实现改性其二，利用机 械应力对矿物颗粒表面的激活和由此产生的离子及游离基，引发高聚物单体在颗粒表面聚合， 或使脂肪酸及其它表面改性剂在颗粒表面发生髙效反应附着而实现改性。本专利采用机械力 化学改性法对微晶白云母矿物粉体进行表面改性郑水林.粉体表面改性.北京中国建 材工业出版社，2003;邹蔚.无机填料的改性[J).江西化工，2001, (4)。目前，用于微晶白云母矿物粉体表面改性的改性剂有硅烷系列偶联剂、铝酸酯系列偶联 剂、钛酸酯系列偶联剂等。在微晶白云母改性方面已经公开的专利有 一种钛酸酯表面改性 微晶白云母活性填料的制备方法(专利号ZL200410021764. 5，授权公告号CN1264932C); 铝酸酯表面改性微晶白云母活性填料及其制备方法(专利号ZL200410020808. 9，授权公告 号CN1255486C); —种氨基硅垸表面改性微晶白云母活性填料及其制备方法(专利号ZL200510021668. 5,授权公告号CN100393821C); —种环氧基硅垸表面改性微晶白云母活性填料及其制备方法(专利号ZL200510021669. X，授权公告号CN100374513C)等。经检索未发现采用硼酸酯偶联剂与氨基硅垸偶联剂复合改性微晶白云母粉工艺方法的专利申请或文献报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种综合利用硼酸酯偶联剂和氨基硅烷偶联剂的结构特点，通过硼 酸酯偶联剂与氨基硅垸偶联剂活性基团的縮合、交联作用及两种偶联剂的缠绕作用对微晶白 云母进行复合改性的工艺方法，制备高品质的功能填料活性微晶白云母。由于硼酸酯偶联剂 与氨基硅垸偶联剂之间的相互作用，解决了单纯使用氨基硅垸偶联剂时体系内与聚合物大分 子链缠绕的基团较少的情况，因而能在氨基硅烷偶联剂用量较少的情况下，提高填充体系的 综合性能。本专利技术方案所涉及的关键技术有(l)偶联剂品种与用量；(2)复合偶联剂改性 微晶白云母的工艺方法。1.偶联剂的选择与用量偶联剂是非金属矿物填料表面改性中应用最广、发展最快的一种表面改性剂，偶联剂品 种繁多，类型复杂。偶联剂品种的选择，除考虑偶联剂本身的改性效果外，还要考虑改性产 品的工业应用和经济成本，以及操作方便等综合因素。目前，己经用于微晶白云母矿物粉体 表面改性的改性剂有硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂。硅烷偶联剂的通式为RSiX3，其中R代表与聚合物分子有亲和力或反应能力的有机官能 团，如氨基、巯基、乙烯基、环氧基和酰氧基等，X代表可水解的简单烷氧基(如甲氧基、乙 氧基)，酰氧基及氯离子等。硅烷偶联剂的开发始1945年，半个世纪以来，硅烷偶联剂的品 种已达百种本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种硼酸酯偶联剂和γ－氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂（简称氨基硅烷偶联剂）复合改性微晶白云母粉的工艺方法，其特征有如下工艺步骤： （１）将微晶白云母粉烘干，去除吸附水分。干燥温度９０～１１０℃，干燥时间６０～１８０ｍｉｎ； （２）配制 氨基硅烷偶联剂的稀释剂溶液，稀释剂包括无水乙醇和水，两者的体积比是无水乙醇∶水＝９∶１～７∶３，用草酸或冰醋酸调节稀释剂的ｐＨ值至３～４。每公斤微晶白云母粉的稀释剂用量为３００～４００ｍｌ； （３）配制氨基硅烷偶联剂溶液，称取氨基硅烷 偶联剂，其用量为微晶白云母粉重量的０．５～３．０％，将称取氨基硅烷加入至按步骤（２）配制的稀释剂溶液中，充分搅拌，使之水解完全； （４）配制硼酸酯溶液，硼酸酯用量按微晶白云母粉重量的０．６～３．６％称取，硼酸酯稀释剂为无水乙醇，硼酸酯 与无水乙醇的固液比为１∶５～２０。将硼酸酯与无水乙醇混合后在４０～８０℃温度下溶解，并在６０℃温度下保存备用； （５）称取按步骤（１）烘干的微晶白云母粉体，并装入改性设备－可控温高速混合机中； （６）将按步骤（３）和（４）配制的 氨基硅烷偶联剂溶液与硼酸酯偶联剂溶液在６０℃温度下混合，充分搅拌５ｍｉｎ； （７）将按步骤（６）配制的两种偶联剂混合溶液均匀地喷洒在高速混合机中的微晶白云母粉体物料中，高速混合１０～３０ｍｉｎ，控制温度在４０～９０℃； （８）将 按步骤（７）制备的微晶白云母粉出料，并用分样筛除去改性粉体中的聚合颗粒。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘菁，汪灵，叶巧明，林金辉，龙剑平，胡子文，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。