[发明专利]一种显著降低硅灰石吸油值的方法

说明书

技术领域

本发明属于矿物材料加工与应用领域，具体涉及一种显著降低硅灰石吸油值的方法。

背景技术

硅灰石是一种钙的链状偏硅酸盐矿物，化学成份为CaSiO₃，由于具有特殊的针状、纤维状晶体形态、较高的白度、无毒和独特的物理化学性能，广泛应用于塑料、陶瓷、涂料、橡胶、化工、造纸等领域。

世界上主要生产硅灰石的国家有中国、美国等。中国是世界上硅灰石生产量第一，出口量第一的国家。

目前世界上应用的硅灰石产品主要分为高长径比硅灰石和磨碎级硅灰石两大类。高长径比硅灰石（长径比10:1～20:1）主要应用于塑料和橡胶领域中，可以增加制品的硬度、冲击强度、弯曲强度，提高其热稳定性和尺寸稳定性。磨碎级硅灰石作为填料通常应用于陶瓷和冶金行业。

美国硅灰石主要用在塑料领域，而中国硅灰石主要用在陶瓷坯料中。美国在2005年的硅灰石消费中已经有近40%的消耗量用于塑料行业。改性后的硅灰石矿物纤维作为功能性填料已被广泛的应用于尼龙（PA）、聚丙烯（PP）、热塑性烯烃（TPO）、聚氨脂（PU）、环氧树脂（PBT）、酚醛树脂（PET）等多种塑料产品中，制成的产品有汽车保险杠、仪表盘、发动机护罩等几十种汽车零部件以及电路板、电气设备、电器外壳、电工工具、防火板、摩擦片等数百种产品，不仅在常规产品中作为增强增韧材料使用，而且应用于航空航天、国防军事等领域。

随着世界经济的复苏，世界各国对硅灰石的需求不断增加。特别是北美生产厂家，极为重视高价针状和表面处理产品的发展。世界汽车工业制动产品和汽车用塑料制品消费的硅灰石也平稳增加。另外，由于塑料在工业制成品中越来越多地替代金属部件，使用硅灰石作填料的塑料消费前景十分乐观。但硅灰石表面改性的配方和技术被少数几家欧美大型矿业企业所垄断，改性硅灰石超细矿物纤维年销售额上亿美元。

因此，研究硅灰石的表面改性工艺与配方及其在高分子材料中的应用，对减少企业对进口产品的依赖度，为国家节省外汇，并提升相关企业产品科技含量都具有十分重要的意义。

目前硅灰石在高分子材料中应用的问题之一是其吸油值较高，3000目硅灰石吸油值高达42ml/100g，塑料挤出造粒时硅灰石不容易在树脂中均匀分散，且需要消耗大量的增塑剂。因此，如何显著降低硅灰石的吸油值是硅灰石在高分子材料中应用需要解决的问题之一。

发明内容

一种显著降低硅灰石吸油值的方法，包括以下步骤：

将粒度为325～3000目的硅灰石放入高速搅拌机中，在1200rpm转速下加热搅拌，待温度升温至60～120℃时，加入硅灰石质量0.1%～1.0%的铝酸酯偶联剂F-4和硅灰石质量0.05%～0.5%的聚乙二醇4000的改性剂，经改性处理2～45min后，硅灰石吸油值由30ml/100g～42ml/100g降低到16ml/100g～27ml/100g，即得低吸油值的硅灰石粉体。

与现有技术相比，本发明制备的改性硅灰石粉体对DOP的吸油值可以由30ml/100g～42ml/100g降低到16ml/100g～27ml/100g，填充PP（硅灰石质量：PP质量=2：3）可以显著提高PP基复合材料的强度和韧性，如简支梁缺口冲击强度，拉伸强度，弯曲强度等。

具体实施方式

实施例1：取1250目硅灰石1000g，放入高速搅拌机中，在1200rpm转速下加热搅拌至80℃时加入3g铝酸酯偶联剂F-4和1.5g聚乙二醇4000，经改性处理15min后即得低吸油值硅灰石粉体。

实施例2：取3000目硅灰石1000g，放入高速搅拌机中，在1200rpm转速下加热搅拌至120℃时加入10g铝酸酯偶联剂F-4和5g聚乙二醇4000，搅拌处理45min后即得低吸油值硅灰石粉体。

实施例3：取325目硅灰石1000g，放入高速搅拌机中，在1200rpm转速下加热搅拌至60℃时加入1g铝酸酯偶联剂F-4和0.5g聚乙二醇4000，经改性处理2min后即得低吸油值硅灰石粉体。

实施例4：取2000目硅灰石1000g，放入高速搅拌机中，在1200rpm转速下加热搅拌至120℃时加入5g铝酸酯偶联剂F-4和2.5g聚乙二醇4000，经改性处理25min后即得低吸油值硅灰石粉体。

表1为实施例所得低吸油值硅灰石样品填充PP(填充质量分数为40%)及纯PP，硅灰石原料填充PP复合材料的力学性能检测结果。

表1实施例样品填充PP复合材料的力学性能检测结果