硅微粉包膜表面處理研究

摘 要:本文利用0.1mol/L的NaHCO3和0.1mol/L的Al2(SO4)3雙水解首先在硅微粉的表面形成一層Al2(CO3)3薄膜，水洗干燥后，300℃空氣氣氛下煅燒2小時完成硅微粉的表面處理過程。硅微粉經(jīng)表面處理后，能提高它作為潤滑劑應(yīng)用的物性指標(biāo)。

關(guān)鍵詞:硅微粉 包膜 表面處理

中圖分類號:O636\t\t\t文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A\t\t\t文章編號:1672-3791(2011)10(a)-0033-02

硅微粉表面處理技術(shù)，是近年來硅灰石開發(fā)應(yīng)用的熱點。經(jīng)過不同的表面處理，可改善硅微粉許多物性指標(biāo)。用無機或有機包膜劑在顏料粒子表面形成包覆膜，可明顯改善和提高提高顏料的各種性能。硅微粉的顆粒很小，具有極大的比表面積，因此，表觀結(jié)構(gòu)狀態(tài)對粉末性質(zhì)有決定性的影響。

本文采用的方法是利用0.1mol/L的NaHCO3和0.1mol/L的Al2(SO4)3雙水解首先在硅微粉的表面形成一層Al2(CO3)3薄膜，水洗干燥后，300℃空氣氣氛下煅燒2小時完成硅微粉的表面處理過程。硅微粉經(jīng)表面處理后，能提高它作為潤滑劑應(yīng)用的物性指標(biāo)。實驗研究表明，經(jīng)無機、有機包膜劑處理后的硅微粉，其分散性、流動性等有很大程度的改善。

1 試驗

1.1 原料和儀器(如表1、表2）

1.2 硅微粉包膜表面處理產(chǎn)品的制備

(1)反應(yīng)方程式。

NaHCO3+Al2(SO4)3Na2 SO4+Al2(CO3)3

Al2(CO3)3Al2O3+H2O+CO2

(2)試驗操作。

在50mL裝有電動攪拌小燒杯中加人平均粒徑為10μm的硅微粉2g，分別加入15mL CH3OCH3和CH3CH2OH超聲洗滌10分鐘，對硅微粉進(jìn)行預(yù)處理，抽濾后烘干，放入另一干凈50mL小燒杯中，加入8mL0.1mol/L NaHCO3溶液，超聲分散15分鐘，在低速機械攪拌的同時，向懸濁液中緩慢滴加6mL0.1mol/LAl2(SO4)3溶液，20分鐘滴加完畢，繼續(xù)攪拌30分鐘后，靜置4小時，抽濾，50mL蒸餾水洗滌后，置于遠(yuǎn)紅外干燥箱中烘干。將干燥后的濾餅置于干鍋中，升溫速率為5℃/min，300℃空氣氣氛下煅燒2小時完成硅微粉的表面處理過程，得黑色包膜硅微粉2.2g。

2 結(jié)果與討論

2.1 NaHCO3溶液和Al2(SO4)3溶液的不同配比對硅微粉包膜效果的影響

在研究硅微粉包膜穩(wěn)定性能時，我們發(fā)現(xiàn)，用0.1mol/L的NaHCO3和0.1mol/L的Al2(SO4)3雙水解對硅微粉進(jìn)行包膜表面處理，雖然都能包上Al2O3，但穩(wěn)定性能差別很大。測試方法為:在50mL塑料小燒杯中加入8mL水和8mL20%水玻璃，緩慢磁力攪拌的同時加入1克處理過的硅微粉，燒杯口用保鮮膜密封，繼續(xù)攪拌，觀察溶液反應(yīng)現(xiàn)象。結(jié)果見表3。

通過實驗，我們最終確定了NaHCO3溶液和Al2(SO4)3溶液的最佳配比:2g硅微粉:8mLNaHCO3:6mLAl2(SO4)3。

2.2 硅微粉的表面預(yù)處理對反應(yīng)的影響

考慮到硅微粉表面吸附有油污等雜質(zhì)，我們分別用丙酮和乙醇對硅微粉進(jìn)行了預(yù)處理，實驗發(fā)現(xiàn)，抽濾后所得濾液為灰色液體。與未經(jīng)預(yù)處理的硅微粉進(jìn)行比較，所得包膜產(chǎn)品更加穩(wěn)定，最佳比例為:2g硅微粉∶15mL丙酮∶15mL乙醇。結(jié)果見表4。

2.3 煅燒時間及升溫速率對反應(yīng)的影響

通過控制煅燒時間和升溫速率，我們考查了不同條件下所的產(chǎn)物的穩(wěn)定性能，實驗發(fā)現(xiàn)，升溫速率為5℃/min，300℃空氣氣氛下煅燒2小時完成硅微粉的表面處理過程，得穩(wěn)定性較好的黑色包膜硅微粉。結(jié)果見表5。

2.4 不同包膜劑對反應(yīng)的影響

我們還研究了有機包膜劑乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺對硅微粉包膜穩(wěn)定性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)，三種有機包膜劑對硅微粉的包膜效果較差，相同條件下二乙醇胺和三乙醇胺均在反應(yīng)24小時后凝固，乙醇胺也在反應(yīng)36小時后凝固。結(jié)果見表6。

3 結(jié)語

通過對包膜過程分析，發(fā)現(xiàn)以0.1mol/L的NaHCO3溶液和0.1mol/L的Al2(SO4)3溶液為薄膜原料的硅微粉包膜過程實際上是一種雙水解過程，包括兩個步驟:一個是NaHCO3溶液和Al2(SO4)3溶液的雙水解過程，另一個是水解產(chǎn)物碳酸鋁的分解過程。試驗中還研究了工藝參數(shù)對包膜產(chǎn)物穩(wěn)定性能的影響，獲得了最佳工藝條件:NaHC O3溶液和Al2(SO4)3溶液的最佳配比:2g硅微粉∶8mLNaHCO3∶6mLAl2(SO4)3;預(yù)處理最佳比例為:2g硅微粉∶15mL丙酮∶15mL乙醇;最佳煅燒溫度為300℃;最佳升溫速率為5℃/min;最佳包膜劑為NaHCO3和Al2(SO4)3。

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