電氣石的表面改性研究

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1、◎電氣石的表面改性研究　　電氣石的表面改性研究　　[摘要]采用硬脂酸對(duì)電氣石進(jìn)行表面改性，研究了溫度，時(shí)間和改性劑添加量等因素對(duì)電氣石改性效果的影響用活化指數(shù)和IR對(duì)改性前后的電氣石進(jìn)行了表征及機(jī)理分析。結(jié)果表明；硬脂酸與電氣石表面發(fā)生了化學(xué)吸附，用硬脂酸對(duì)電氣石改性過程溫度底、作用時(shí)間短、改性效果好、藥劑成本低骨很好的應(yīng)用前景。[關(guān)鍵詞]電氣石；硬脂酸；表面改性Abstract:Theeffectsoftemperature,andamountofstearicacidonthesurficialmodificationtotourmalinearestudied.Them

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

3、acid;surfacemodification　　長期以來高品質(zhì)電氣石被作為寶石礦物，除少量用作磨料外，大量的非寶石級(jí)電氣石未得到充分開發(fā)利用。自從上世紀(jì)90年代，電氣石以其發(fā)射遠(yuǎn)紅外線、釋放負(fù)離子、微弱電流等特性，廣泛應(yīng)用在環(huán)保、保健、電子、醫(yī)藥、化工、輕工、建材等領(lǐng)域。隨著對(duì)電氣石增值化應(yīng)用的逐步研究，其作為礦物填料在塑料、橡膠等高分子材料工業(yè)及復(fù)合材料領(lǐng)域中的應(yīng)用也愈來愈受到重視?！　‰姎馐垠w與高分子聚合物表面性能差異較大，難以直接牢固結(jié)合，直接填充易導(dǎo)致材料的某些性能下降以及易脆化等，從而影響基質(zhì)的整體綜合性能，因此，必須對(duì)電氣石粉體進(jìn)行表面改性處理。　　本文選用

4、硬脂酸作為表面改性劑用活化指數(shù)及IR（紅外光譜）對(duì)改性效果進(jìn)行表征和評(píng)價(jià)，并對(duì)電氣石的表面改性機(jī)理進(jìn)行了分析。1試驗(yàn)部分1．1試驗(yàn)原料　　電氣石粉，粒度d50=18.79um,d97=54.00um,產(chǎn)自內(nèi)蒙赤蒙峰。改性劑：硬脂酸，工業(yè)級(jí)。1．2測(cè)試儀器及改性設(shè)備　　XRD分析在日本光D/max-rB轉(zhuǎn)X-射線衍射儀上進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)條件：Cu-ka輻射，石墨單射器，40kV,50mA,狹縫：DS1o，RS0。3o，掃描速度8度/min；EDS（能譜），采用荷蘭SEM505附件；紅外光譜(FTIR)分析采用美國NICOLET501P型紅外光譜儀，樣品采用KBr壓片?！　「男栽O(shè)備為G

5、RH-10型熱混機(jī)，轉(zhuǎn)數(shù)900r/min，遼寧阜新熱源設(shè)備廠生產(chǎn)。1．3改性方法　　取一定量的電氣石粉，直接加入硬脂酸，按照不同時(shí)間、不同溫度、不同添加量在熱混機(jī)進(jìn)行表面改性，按照原化工部標(biāo)準(zhǔn)HG/T256-94測(cè)定改性后的電氣石粉活化指數(shù)，并對(duì)硬脂酸改性前后的電氣石粉進(jìn)行IR測(cè)試?；罨笖?shù)反映了礦物粉體的改性程度，它表述為：活化指數(shù)H=（樣品中漂浮部分重量/樣品總重量）×100%；未改性時(shí)H=0，改性完全H→100%。2試驗(yàn)結(jié)果及討論2．1通過XRD及EDS分析　　XRD及EDS分析結(jié)果見圖1和圖2。由圖1可知，電氣石粉由電氣石和石英組成，主要是電氣石；由圖2可知電氣石表面

6、分布的元素重量百分比為Na2.785%、Mg3.927%、Al25.874%、Si42.889%、Cal.147%以及Fe23.378%.胡熙庚等認(rèn)為，礦物經(jīng)破碎、細(xì)磨后，沿任何方向發(fā)生破裂，在斷面上的質(zhì)點(diǎn)均存在著不飽和鍵力，且在不同部位未得到補(bǔ)償鍵力的不飽和程度亦不相同，所以，在斷裂面不同部位具有不同的吸附能力和作用活性。因此，隨著電氣石粒度的降低，電氣石粉表面Mg、Al、Ca、Fe等元素將會(huì)形成活性中心，而且具有吸附能力。2．2改性時(shí)間實(shí)驗(yàn)　　改性時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果（溫度：80oC；添加量1.5%）見圖3。從圖3可以看出，凈吸附速率隨著改性時(shí)間延長而增加，開始有一個(gè)快速增長的過

7、程（10min時(shí)已達(dá)到97%），以后緩慢提高，時(shí)間到一定時(shí)，凈吸附速率近似為0，改性劑在電氣石的吸附和解吸附達(dá)到平衡。開始吸附時(shí)，改性劑劑首先吸附在電氣石表面活性最大的部位，隨著活性高的表面逐漸被遮蓋，改性劑在電氣石表面的吸附作用就愈來愈弱。因而吸附量越來越小，整個(gè)吸附過程是不均勻的。2.3改性劑添加量試驗(yàn)　　改性劑添加量試驗(yàn)結(jié)果（溫度：80oC；時(shí)間：10min）見圖4。從圖4可以看出，隨著添加量的增加，活化指數(shù)起初增加很快，當(dāng)添加量為1.3%時(shí)，活化指數(shù)達(dá)到99.7%后，不再增加而減少。表明硬脂酸的