[发明专利]一种超细硅酸铝粉体的表面改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料技术领域，更具体的说，是一种采用增强粉体分散性的化学试剂，对超细硅酸铝粉体进行表面改性。

背景技术

超细硅酸铝是一种新的功能型硅酸盐产品。超细硅酸铝具有极细微粒、极好的悬浮性、纯白的外观。它可以广泛用于涂料、油墨、塑料、橡胶、皮革、印染、造纸等工业部门。使用超细硅酸铝能降低所替代行业的生产成本，并且由于粒径小、粒径分布窄、没有硬沉淀分层现象，因而使填料的悬浮性大大提高，使得外观、光泽度、丰满度、硬度及分散性都有良好的效果。

尽管超细硅酸铝有许多的优点，但在使用时也出现了一些缺陷如：分散性差等等。由于相关技术的缺乏，超细硅酸铝目前在国内只是在涂料行业应用，应用领域狭窄。该产品还可用于造纸和橡胶制品等行业。

目前，市场上针对粉体的表面改性分散剂有很多，如：表面活性剂、丙烯酸酯偶联剂、硅烷偶联剂等，但经这些改性剂改性的超细硅酸铝粉体在水中的分散和润湿等性能仍不是十分理想。它们对超细硅酸铝粉体处理并不适宜，主要是由于渗透性、粘附性和成膜性不适于超细硅酸铝粉体的分子结构和表面特征。因此，目前市场上其专有的用于超细硅酸铝粉体的表面改性分散剂及相关方法尚未发现。

发明内容

为了提高国产超细硅酸铝粉体在水中的分散性和润湿性，本发明公开了一种超细硅酸铝粉体的表面改性技术方法，通过该方法改性后的超细硅酸铝粉体在应用性能上具有很大的改善，产品的各项性能均达到或优于国内外同类产品的性能。本发明提供的表面改性方法可以使超细硅酸铝粉体均匀分散在溶液体系中，从而广泛应用于涂料、造纸行业。从超细硅酸铝粉体的结构特性出发，发明中所使用的有机表面改性剂是一种分散剂，它应具有以下特性：

(1)基本无色或白色或乳白色半透明；

(2)熔点高于150℃的固体；

(3)含有甲基和亚甲基基团，并且甲基和亚甲基之比约为1∶1；

(4)包覆物本身含有正负极基团，且其极性比超细硅酸铝粉体的小；

(5)该包覆物应该是超细硅酸铝粉体与有机物之间的界面活性物质；

(6)含有氨基NH₂-；

(7)常温常压下应溶于水；

(8)其pH值接近中性；

(9)含有羟基-OH和羧基-COOH；

在实验中，可达到此要求的表面改性剂可以是：乙酸铵、乙酞胺、甘氨酸、二胺基乙酸或它们二者之间的混合物。

实验方法

先把需要改性的超细硅酸铝粉体在弱酸中洗涤，使粉体表面上富含羟基，然后把粉体加入到装有分散改性剂的三颈瓶中，快速搅拌15-30min后加热至50-70℃，搅拌大约5h后停止加热，冷却后于3000r/min下离心分离，然后将固体颗粒在真空条件下于85℃左右干燥48h，即得产品。

分散改性剂为乙酸铵、乙酞胺、甘氨酸和二胺基乙酸或它们二者之间的混合物，分散改性剂的用量为超细硅酸铝粉体的重量百分比0.5-10％，优选用量为2-7％。

稀酸可以为0.1％-0.3％的盐酸、硫酸、磷酸溶液。

实例1

取需改性的超细硅酸铝粉体100g，在0.2％的硫酸中浸泡洗涤15分钟后用去离子水洗涤，调节pH值为8-9，然后把浆体移入带搅拌的三颈瓶中，向三颈瓶中加入6g乙酸铵，搅拌30分钟，然后水浴加热，在50℃下搅拌反应5小时后停止加热，继续搅拌使其冷却至室温后，用离心分离机在3000r/min下离心分离，然后对其进行抽提，将没有与粉体反应的改性剂抽出，抽提后的固体试样在真空条件下于80℃下干燥48小时，收集样品。取5g改性后的样品，加17g水和0.01g分散剂H5040，搅拌均匀后，在室温下热贮一周，产品分散性良好，未出现分层现象。

实例2

取需改性的超细硅酸铝粉体100g，在0.3％的盐酸中浸泡洗涤15分钟后用去离子水洗涤，调节pH值为8-9，然后把浆体移入带搅拌的三颈瓶中，向三颈瓶中加入10g乙酰铵，搅拌30分钟，然后水浴加热，在50℃下搅拌反应5小时后停止加热，继续搅拌使其冷却至室温后，用离心分离机在3000r/min下离心分离，然后对其进行抽提，将没有和粉体发生反应的改性剂抽出，抽提后的固体试样在真空条件下于80℃下干燥48小时，收集样品。取3g性后的样品，加7g水和0.02g分散剂H5040，搅拌均匀后，在50℃下热贮一周，未出现分层现象。

实例3