超细改性伊利石的制备及其在PE、PP中的应用

发布时间：2017-10-19 06:17

  本文关键词：超细改性伊利石的制备及其在PE、PP中的应用

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【摘要】：硅酸盐粘土类矿物作为矿物材料的的重要组成部分,因其具有独特的物化性质,在工业生产和日常生活中有着广泛的应用。江西某伊利石资源储量丰富、成因复杂、颜色较深,直接投入使用的可能性较低。本论文根据该伊利石所具有的物理性质,设计了一系列加工技术方案,提高了伊利石矿物的应用价值。本论文首先以XRD、FTIR、SEM等手段对江西某伊利石的矿物学性质进行了系统的表征,在此基础之上设计了脱泥漂白、插层剥片及表面改性实验方法,成功制备了超细改性伊利石粉体,并将其作为填充剂对PE、PP进行了增韧研究。通过实验研究,获得以下结论:(1)、江西某伊利石原矿中除含有伊利石外,还存在高岭土、蒙脱土等矿物,风化作用产生的三价铁杂质使得伊利石原矿蓝光白度较低,仅为38.04%。该伊利石颗粒直径大小不均一,主要集中在8.02-28.94μm之间。(2)、本文以硅酸钠为脱泥剂,当其加入量为0.3%时,样品蓝光白度提高了3.03%,脱泥效果较为理想;采用正交试验法对脱泥后的样品进行酸溶漂白研究,当矿浆浓度为25%、HCl浓度为25%、反应时间为120min、反应温度为90℃时,样品蓝光白度提高了9.28%。(3)、本文以N2H4·H2O为最终插层剂,对伊利石进行插层剥片处理。与原矿相比,当N2H4·H2O的加入量为30%、反应温度为40℃、反应时间为4h时,所得插层复合物经剥片处理后,其D25、D50、D90分别减小2.06μm、3.57μm、3.86μm,比表面积增大了0.06m2/g。以D50作为最终评价标准,其颗粒直径小于10μm,为超细粉体。XRD图谱分析可知,N2H4·H2O分子进入到伊利石片层间,使其(002)、(006)晶面间距分别增加了0.13?、0.01?。N2H4·H2O分子作为质子给予体,通过破坏伊利石层间氢键,进入其层间,与硅氧四面体中的氧原子形成新的氢键而实现插层。(4)、本文以KH-560为改性剂,采用正交试验法对超细伊利石粉体进行改性研究。当KH-560加入量为0.5%、反应温度为140℃、反应时间为120min时,改性样品的吸油率降低了7.6%,接触角增大了23°。FTIR谱图分析可知:改性后伊利石样品在2941cm-1及2884cm-1处出现了-CH2伸缩振动的吸收峰,这说明KH-560与伊利石表面-OH发生键合,包覆在伊利石粉体表面,使其疏水性增加。(5)、本文以超细改性伊利石粉体为填充剂,对PE、PP进行增韧研究。实验结果表明:与纯PE相比,当伊利石填料的加入量为2%、密炼温度为220℃、密炼时间为15min时,复合材料拉伸强度和断裂伸长率分别提高了53.00%、37.28%;与纯PP相比,当伊利石填料的加入量为3%、密炼温度为220℃、密炼时间为10min时,复合材料拉伸强度和断裂伸长率分别提高了20.48%、48.09%。
【关键词】：伊利石 漂白 插层剥片 表面改性 增韧
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ325.1;TB33
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-25
• 1.1 矿物材料简介9-11
• 1.2 伊利石的矿物学特征11-13
• 1.3 伊利石的加工技术13-18
• 1.3.1 伊利石选矿提纯13-14
• 1.3.2 伊利石插层剥片14-15
• 1.3.3 伊利石表面改性15-18
• 1.4 伊利石的应用18-22
• 1.4.1 伊利石在橡胶、塑料行业的应用18-19
• 1.4.2 伊利石在农业中的应用19-20
• 1.4.3 伊利石在造纸行业的应用20
• 1.4.4 伊利石在陶瓷行业的应用20-21
• 1.4.5 伊利石在环保行业的应用21
• 1.4.6 伊利石在其他方面的应用21-22
• 1.5 课题研究的目的、意义及内容22-25
• 1.5.1 课题研究的目的22
• 1.5.2 课题研究的意义22
• 1.5.3 课题研究内容22-25
• 第2章 伊利石原矿物理性质研究25-33
• 2.1 实验仪器25
• 2.2 测试方法25-27
• 2.3 结果与讨论27-31
• 2.3.1 伊利石原矿粉体颜色分析27-28
• 2.3.2 伊利石原矿粉体粒度组成28-29
• 2.3.3 伊利石原矿粉体XRD分析29-30
• 2.3.4 伊利石原矿粉体FTIR分析30
• 2.3.5 伊利石原矿粉体SEM分析30-31
• 2.4 本章小结31-33
• 第3章 伊利石脱泥及漂白研究33-43
• 3.1 实验药品及仪器33-34
• 3.1.1 本章实验原料介绍33
• 3.1.2 实验药品33-34
• 3.1.3 实验仪器34
• 3.2 实验方法34-35
• 3.3 测试方法35
• 3.4 结果与讨论35-41
• 3.4.1 伊利石脱泥实验研究35-37
• 3.4.2 伊利石酸溶漂白实验研究37-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第4章 伊利石插层剥片研究43-55
• 4.1 实验药品及仪器43-44
• 4.1.1 本章实验原料介绍43
• 4.1.2 实验药品43-44
• 4.1.3 实验仪器44
• 4.2 实验方法44-45
• 4.3 测试方法45
• 4.4 结果与讨论45-49
• 4.4.1 DMSO对伊利石插层研究45-47
• 4.4.2 N_2H_4·H_2O对伊利石插层研究47-49
• 4.5 伊利石插层优化实验研究49-53
• 4.5.1 DMSO、N_2H_4·H_2O优化实验49-50
• 4.5.2 N_2H_4·H_2O插层剥片优化样品表征50-53
• 4.6 本章小结53-55
• 第5章 伊利石表面改性研究55-65
• 5.1 实验药品及仪器55-56
• 5.1.1 本章实验原料55
• 5.1.2 实验药品55-56
• 5.1.3 实验仪器56
• 5.2 实验方法56-57
• 5.3 测试方法57
• 5.4 结果与讨论57-62
• 5.4.1 KH-560对伊利石改性效果的影响58-60
• 5.4.2 伊利石改性优化实验60
• 5.4.3 KH-560改性优化样品表征60-62
• 5.5 本章小结62-65
• 第6章 超细改性伊利石在PE、PP中的应用65-77
• 6.1 实验药品及仪器65-66
• 6.1.1 本章实验原料65
• 6.1.2 实验药品65-66
• 6.1.3 实验仪器66
• 6.2 实验方法66-67
• 6.3 测试方法67
• 6.4 结果与讨论67-75
• 6.4.1 超细改性伊利石矿物粉体在PE中的应用67-69
• 6.4.2 超细改性伊利石粉体在PP中的应用69-72
• 6.4.3 伊利石增韧PE、PP优化实验研究72-73
• 6.4.4 超细改性伊利石粉体增韧PE、PP机理研究73-75
• 6.5 本章小结75-77
• 第7章 结论77-79
• 参考文献79-87
• 附录87-89
• 致谢89

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