超细表面改性白云石的制备方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103804953 A (43)申请公布日 2014.05.21 CN 103804953 A (21)申请号 201310664396.5 (22)申请日 2013.12.10 C09C 1/02(2006.01) C09C 3/04(2006.01) C09C 3/12(2006.01) C09C 3/08(2006.01) (71)申请人 辽宁亿龙矿业股份有限公司 地址 116001 辽宁省大连市中山区鲁迅路 90 号 1 单元 11 层 1 号 (72)发明人 吴德贵 江贤梁 赵玉柱 王征 (74)专利代理机构 大连科技专利代理有限责任 公司 21119 代理。

2、人 龙锋 (54) 发明名称 超细表面改性白云石的制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种超细表面改性白云石的制 备方法， 即用机械力化学方法制备超细改性白云 石的技术， 具体的技术方案是将白云石粉碎后， 加 入球磨机中通过改性剂经过干法球磨得到超细改 性白云石粉体， 本发明提供的是一种将白云石粉 体超细粉碎与表面改性同时进行的技术方法， 这 种方法不仅简化了生产工艺， 而且得到的产品粒 度细、 分布集中， 同时改善了白云石粉体表面的 物理化学性质， 在增强白云石粉体与基体间的相 容性的同时保持了材料较好的机械强度和力学性 能。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附。

3、图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103804953 A CN 103804953 A 1/1 页 2 1. 超细表面改性白云石的制备方法， 其特征在于， 包括如下步骤， 1） 将白云石粉碎得到粒径大小为 4-7um 的白云石粉体 ； 2） 将步骤 1） 得到的白云石粉体加入到球磨机的球磨罐中， 然后加入质量为粉体质 量 1.5%-5% 的改性剂， 在球磨转速为 200-500r/min、 温度为 60-90的条件下， 干法球磨 100-120min 得到表面改性的超细白云石粉体， 球磨机中的。

4、研磨介质为磨球。 2. 根据权利要求 1 所述的超细表面改性白云石的制备方法， 其特征在于， 步骤 1） 所述 的白云石粉体通过雷蒙机粗磨后用气流磨细磨得到。 3. 根据权利要求 1 所述的超细表面改性白云石的制备方法， 其特征在于， 步骤 2） 中所 述磨球的数目为 20-60， 直径大小在 5mm-10mm 之间， 磨球按球料比为 15-25 的比例加入。 4. 根据权利要求 1 所述的超细表面改性白云石的制备方法， 其特征在于， 步骤 2） 中所 述磨球为两种不同尺寸的磨球混合， 尺寸为直径在 5mm-10mm 之间的任意两个数值， 所述磨 球的数目为 10-30 之间的任意两个数值， 。

5、磨球按球料比为 15-25 的比例加入。 5.根据权利要求1、 3或4所述的超细表面改性白云石的制备方法， 其特征在于， 所述磨 球为氧化铝或者氧化锆。 6. 根据权利要求 1 所述的超细表面改性白云石的制备方法， 其特征在于， 步骤 2） 所述 的球磨机为行星式球磨机。 7. 根据权利要求 1 所述的超细表面改性白云石的制备方法， 其特征在于， 步骤 2） 中所 述的改性剂为高级脂肪酸、 高级脂肪酸盐类或偶联剂。 8. 根据权利要求 7 所述的超细表面改性白云石的制备方法， 其特征在于， 所述高级脂 肪酸、 高级脂肪酸盐类的碳原子数在 16-18 之间。 9. 根据权利要求 7 所述的超细表。

6、面改性白云石的制备方法， 其特征在于， 所述偶联剂 为钛酸酯偶联剂、 硼酸酯偶联剂、 硅烷偶联剂、 铝锆偶联剂、 铝酸酯偶联剂、 铝钛复合偶联剂 或铝锆复合偶联剂。 10.根据权利要求1所述的超细表面改性白云石的制备方法， 其特征在于， 步骤2） 中所 述表面改性的超细白云石粉体的粒径 D50 为 1.0um， D97 为 2.0um。 权 利 要 求 书 CN 103804953 A 2 1/3 页 3 超细表面改性白云石的制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种超细改性白云石的制备方法， 具体的说涉及一种机械力化学法来 使白云石超细化的同时达到表面改性的目的。 背景技术 0002 白云。

7、石是一种常见的白色非金属矿物， 属于 CaCO3和 MgCO3的复合碳酸盐矿物， 在 我国蕴藏量极其丰富， 是一种重要的钙镁资源。白云石作为填料已经广泛应用于塑料、 橡 胶、 粘结剂等行业。 然而， 大颗粒的白云石粉体在高分子材料中会引起材料本身的机械强度 如抗拉伸能力和断裂伸长率等各项指标的恶化， 将白云石超细化成为一种必然。 0003 目前， 物理粉碎法凭借其成本低、 生产工艺简单及产量大的优势成为生产超细粉 体材料最为广泛的方法。 所使用的超细粉碎设备主要有气流粉碎机、 机械冲击粉碎机、 球磨 机、 振动磨、 搅拌磨、 胶体磨等。 粉碎出的产品由于粒度细、 分布窄、 质量均匀， 因而具有。

8、比表 面积大、 表面活性高、 化学反应速度快、 溶解速度快、 烧结体强度大以及独特的电性、 磁性、 光学性等， 因而广泛应用于许多技术领域。但是， 由于超细粉体具有小尺寸效应、 界面和表 面效应、 宏观量子隧道效应使其很容易发生团聚， 不易在有机介质中分散， 与基体配伍性能 差， 直接影响其实际功效。对超细粉体进行分散处理的最有效的途径之一就是对其进行表 面改性， 从而达到改善粉体物理化学性质、 增强填料与基体的相容性、 提高分散性、 改善界 面性质、 赋予颗粒新功能的目的。 0004 目前， 对粉体进行表面改性主要有表面覆盖改性、 局部化学改性、 机械力化学改 性、 外层膜改性、 高能量表面。

9、改性和利用沉淀反应进行表面改性等。 机械力化学改性是指通 过压缩、 剪切、 摩擦、 延伸、 弯曲、 冲击等手段， 对物料施加机械能， 从而诱发物料的物理化学 性质发生变化， 使其与周围的物质发生反应的方法。在改变产品天然亲水疏油的表面性质 的同时， 提高其在聚合物中的相容性， 降低其对聚合物产品加工性能以及力学性能的影响， 甚至使它们综合性能有所提高。 0005 据以往的技术成果显示， 先将白云石进行粗磨， 之后对其进行机械力化学改性， 所 得到的产品虽然与高分子材料相容性好， 但是却存在着粉体粒度不够细的缺点 ； 而先将白 云石超细粉碎， 再对其进行湿法改性， 存在着生产工艺复杂、 改性剂与。

10、粉体表面亲和性差、 附着作用弱且不均匀的缺点。 发明内容 0006 针对上述技术的不足， 本发明提出了一种超细白云石的制备方法、 一种机械力化 学方法制备超细改性白云石的技术， 在对粉体进行超细粉碎的同时完成粉体的表面活化改 性。本发明的工艺流程是先将白云石粉碎制成白云石粉体， 然后再经改性剂在球磨机中干 法球磨制得超细改性粉体 ； 具体的技术方案通过如下步骤实现 ： 1） 将白云石粉碎得到粒径大小为 4-7um 的白云石粉体 ； 2） 将步骤 1） 得到的白云石粉体加入到球磨机的球磨罐中， 然后加入质量为粉体质 说 明 书 CN 103804953 A 3 2/3 页 4 量 1.5%-5%。

11、 的改性剂， 在球磨转速为 200-500r/min、 温度为 60-90的条件下， 干法球磨 100-120min 得到表面改性的超细白云石粉体， 球磨机中的研磨介质为磨球。 0007 优选地， 在本发明中步骤 1） 所述的白云石粉体经过雷蒙机粗磨后用气流磨细磨得 到。 0008 优选地， 步骤2） 中所述磨球的数目为20-60， 直径大小在5mm-10mm之间， 磨球按球 料比为 15-25 的比例加入。 0009 优选地， 在本发明中步骤 2） 所述磨球为两种不同尺寸的磨球混合， 尺寸为直径在 5mm-10mm 之间的任意两个数值， 所述磨球的数目为 10-30 之间的任意两个数值， 也。

12、可以为 多种不同尺寸的磨球混合， 磨球按球料比为 15-25 的比例加入。 0010 优选地， 在本发明中所述磨球为氧化铝或氧化锆。 0011 优选地， 在本发明中步骤 2） 所述的球磨机为行星式球磨机， 本发明利用固体材料 在机械力作用下会发生形态、 晶体结构的变化从而诱导物理化学变化这一原理来生产超细 粉体材料， 而行星式球磨机优点在于充分利用机械力化学作用在进行超细粉碎的同时进行 表面活化改性。 0012 优选地， 在本发明中步骤 2） 中所述的改性剂为高级脂肪酸、 高级脂肪酸盐类或偶 联剂。 0013 优选地， 在本发明中所述高级脂肪酸、 高级脂肪酸盐类的碳原子数在16-18之间。 0。

13、014 优选地， 在本发明中所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、 硼酸酯偶联剂、 硅烷偶联剂、 铝 锆偶联剂、 铝酸酯偶联剂、 铝钛复合偶联剂或铝锆复合偶联剂。 0015 在本发明中步骤 2） 所述表面改性的超细白云石粉体平均粒径 D50 为 1.0um。 0016 在本发明中步骤 2） 中所述表面改性的超细白云石粉体粒径 D97 为 2.0um。 0017 产品改性效果的好坏通过活化率体现， 活化率测试的具体实验过程如下 ： 准确称 取 1g 改性后的样品于 20ml 量筒中， 加水至 15ml， 振荡摇匀后静置 30min， 这时改性的粉体 一部分浮于水的上层， 一部分沉在水底， 待基本保持平衡后读。

14、取试样的上浮体积和下沉体 积 ； 活化率计算公式 ： V1: 上浮体积 ； V2 ： 下沉体积 ； 活化度越大说明表面改性效果越好， 其更多的体现的是改性的比例。未改性的白云石 表面呈现亲水疏油的特性， 对其进行表面改性是为了增加其与有机相的相容性， 从而使其 充分发挥填料作用的同时不改变材料的力学性能。 0018 为了进一步验证改性白云石与有机相的相容性， 分别对改性和未改性白云石进行 吸油率测定， 比较两者吸油率的变化。具体过程如下 ： 分别称取 5g 改性和未改性的白云石 粉体于表面皿上， 边用玻璃棒搅拌边用滴定管滴加蓖麻油， 当粉体刚好粘结成球团时记录 蓖麻油的用量。 0019 吸油率。

15、公式 ： 吸油率 = 蓖麻油用量 / 粉料用量 力学性能测试 ： 将 PP（聚丙烯） 与白云石按不同的比例混合， 在双辊炼塑机上熔融复 合， 混炼均匀后拉片取下， 在平板硫化机上热压成型后取下于冷压机中保压冷却， 取出切割 制样， 对其进行拉伸性能和冲击性能测试。 说 明 书 CN 103804953 A 4 3/3 页 5 0020 本发明的有益效果 ： 提供了一种将白云石粉体超细粉碎与表面改性同时进行的技 术方法， 简化了生产工艺， 得到的产品粒度细、 分布集中， 改善了白云石粉体表面的物理化学 性质， 增强白云石粉体与基体间的相容性的同时保持了材料较好的机械强度和力学性能。 附图说明 图。

16、 1 超细表面改性白云石的制备方法。 具体实施方式 0021 实施例 1 ： 于行星式球磨机的球磨罐中加入粒径为 5 um 的白云石粉体， 以白云石为 100 重量份， 添加 2 份量的硬脂酸， 于 60 下球磨 100min， 得到本发明所描述的粒径为 2um 的改性白 云石粉体 ； 经检测样品活化度为 99.3% ； 改性白云石粉比未改性的白云石粉吸油率减少了 12.5% ； 未经表面改性的白云石加入到 PP 中， 随含量的增加拉伸强度逐渐下降， 改性后白云 石填充量达2%时， 拉伸强度最大 ； 未经改性的白云石加入到PP中， 制品冲击性能在1%达到 最大6.5 MPa， 经硬脂酸改性后，。

17、 复合材料在改性白云石填充量为2%时冲击性能最高为6.8 MPa。 0022 实施例 2 ： 于行星式球磨机的球磨罐中加入粒径为 6 um 的白云石粉体， 以白云石为 100 重量份， 添加 2 份量的硬脂酸盐， 于 75下球磨 100 min， 得到本发明所描述的粒径为 2 um 的改性 白云石粉体 ； 经检测样品活化度为 99.5% ； 改性白云石粉比未改性的白云石粉吸油率减少 了 13.8% ； 改性后白云石加入到 PP 中， 填充量达 3% 时， 拉伸强度最大 ； 经硬脂酸盐改性后， 复合材料在改性白云石填充量为 3% 时冲击性能最高为 7.0 MPa。 0023 实施例 3 ： 于行。

18、星式球磨机的球磨罐中加入粒径为 7 um 的白云石粉体， 以白云石为 100 重量份， 添加 2.5 份量的硅烷偶联剂， 于 80 下球磨 120 min， 得到本发明所描述的粒径为 2 um 的 改性白云石粉体 ； 经检测样品活化度为 99.1% ； 改性白云石粉比未改性的白云石粉吸油率 减少了12.3% ； 改性后白云石加入到PP中， 填充量达3%时， 拉伸强度最大 ； 经硅烷偶联剂表 面改性后， 复合材料在改性白云石填充量为 3% 时冲击性能最高为 7.0 MPa。 0024 实施例 4 ： 于行星式球磨机的球磨罐中加入粒径为 4 um 的白云石粉体， 以白云石为 100 重量份， 添加。

19、 5 份量的钛酸酯偶联剂， 于 80 下球磨 120 min， 得到本发明所描述的粒径为 2 um 的 改性白云石粉体。经检测样品活化度为 99.6% ； 改性白云石粉比未改性的白云石粉吸油率 减少了13.9% ； 改性后白云石加入到PP中， 填充量达3%时， 拉伸强度最大 ； 经钛酸酯偶联剂 表面改性后， 复合材料在改性白云石填充量为 3% 时冲击性能最高为 7.2MPa。 0025 以上所述， 仅为本发明较佳的具体实施方式， 但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内， 根据本发明的技术方案及其 发明构思加以等同替换或改变， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 103804953 A 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103804953 A 6 。