电气石的表面改性研究

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1、◎电气石的表面改性研究　　电气石的表面改性研究　　[摘要]采用硬脂酸对电气石进行表面改性，研究了温度，时间和改性剂添加量等因素对电气石改性效果的影响用活化指数和IR对改性前后的电气石进行了表征及机理分析。结果表明；硬脂酸与电气石表面发生了化学吸附，用硬脂酸对电气石改性过程温度底、作用时间短、改性效果好、药剂成本低骨很好的应用前景。[关键词]电气石；硬脂酸；表面改性Abstract:Theeffectsoftemperature,andamountofstearicacidonthesurficialmodificationtotourmalinearestudied.Them

2、odifiedtourmalineisanalysedthroughactivationindexandIR,theresultsshowthatthereischemicaladsorptionbetweenstearicacidandtourmalineanditissuitabletousestearicacidtomodifytourmalineformoderatetimpearture,shorttime,goodperformanceandlowcost,soitcanfindgoodapplication.KEYwords:tourmaline;stearic

3、acid;surfacemodification　　长期以来高品质电气石被作为宝石矿物，除少量用作磨料外，大量的非宝石级电气石未得到充分开发利用。自从上世纪90年代，电气石以其发射远红外线、释放负离子、微弱电流等特性，广泛应用在环保、保健、电子、医药、化工、轻工、建材等领域。随着对电气石增值化应用的逐步研究，其作为矿物填料在塑料、橡胶等高分子材料工业及复合材料领域中的应用也愈来愈受到重视。　　电气石粉体与高分子聚合物表面性能差异较大，难以直接牢固结合，直接填充易导致材料的某些性能下降以及易脆化等，从而影响基质的整体综合性能，因此，必须对电气石粉体进行表面改性处理。　　本文选用

4、硬脂酸作为表面改性剂用活化指数及IR（红外光谱）对改性效果进行表征和评价，并对电气石的表面改性机理进行了分析。1试验部分1．1试验原料　　电气石粉，粒度d50=18.79um,d97=54.00um,产自内蒙赤蒙峰。改性剂：硬脂酸，工业级。1．2测试仪器及改性设备　　XRD分析在日本光D/max-rB转X-射线衍射仪上进行，实验条件：Cu-ka辐射，石墨单射器，40kV,50mA,狭缝：DS1o，RS0。3o，扫描速度8度/min；EDS（能谱），采用荷兰SEM505附件；红外光谱(FTIR)分析采用美国NICOLET501P型红外光谱仪，样品采用KBr压片。　　改性设备为G

5、RH-10型热混机，转数900r/min，辽宁阜新热源设备厂生产。1．3改性方法　　取一定量的电气石粉，直接加入硬脂酸，按照不同时间、不同温度、不同添加量在热混机进行表面改性，按照原化工部标准HG/T256-94测定改性后的电气石粉活化指数，并对硬脂酸改性前后的电气石粉进行IR测试。活化指数反映了矿物粉体的改性程度，它表述为：活化指数H=（样品中漂浮部分重量/样品总重量）×100%；未改性时H=0，改性完全H→100%。2试验结果及讨论2．1通过XRD及EDS分析　　XRD及EDS分析结果见图1和图2。由图1可知，电气石粉由电气石和石英组成，主要是电气石；由图2可知电气石表面

6、分布的元素重量百分比为Na2.785%、Mg3.927%、Al25.874%、Si42.889%、Cal.147%以及Fe23.378%.胡熙庚等认为，矿物经破碎、细磨后，沿任何方向发生破裂，在断面上的质点均存在着不饱和键力，且在不同部位未得到补偿键力的不饱和程度亦不相同，所以，在断裂面不同部位具有不同的吸附能力和作用活性。因此，随着电气石粒度的降低，电气石粉表面Mg、Al、Ca、Fe等元素将会形成活性中心，而且具有吸附能力。2．2改性时间实验　　改性时间试验结果（温度：80oC；添加量1.5%）见图3。从图3可以看出，净吸附速率随着改性时间延长而增加，开始有一个快速增长的过

7、程（10min时已达到97%），以后缓慢提高，时间到一定时，净吸附速率近似为0，改性剂在电气石的吸附和解吸附达到平衡。开始吸附时，改性剂剂首先吸附在电气石表面活性最大的部位，随着活性高的表面逐渐被遮盖，改性剂在电气石表面的吸附作用就愈来愈弱。因而吸附量越来越小，整个吸附过程是不均匀的。2.3改性剂添加量试验　　改性剂添加量试验结果（温度：80oC；时间：10min）见图4。从图4可以看出，随着添加量的增加，活化指数起初增加很快，当添加量为1.3%时，活化指数达到99.7%后，不再增加而减少。表明硬脂酸的