PP-改性高嶺土復(fù)合材料制備及性能研究.pdf

1、硬質(zhì)高嶺土是一種優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)資源,在我國分布范圍廣,儲(chǔ)量豐富,可達(dá)上百億噸。高嶺土中高嶺石礦物含量高,是中國特有的具備開采價(jià)值的礦床。其主要礦物成分單一,高嶺石含量一般大于90％,缺陷在于有機(jī)炭、鐵、鈦等染色礦物較多。硬質(zhì)高嶺土顏色相對較深,一般呈淺灰色、褐色,白度較低。如不經(jīng)過精細(xì)加工,其自然白度、成品白度均不高,限制了其在各方面的應(yīng)用。因此,降低硬質(zhì)高嶺土中鐵的含量和對其進(jìn)行增白是硬質(zhì)高嶺土加工利用的重要環(huán)節(jié)。聚丙烯(PP)的用量僅次于

2、聚乙烯(PE),但其存在成型收縮率大、易燃、低溫脆性等缺點(diǎn)。改性硬質(zhì)高嶺土具有化學(xué)性能穩(wěn)定、遮蓋率高、白度高、絕緣性好,晶型規(guī)整等優(yōu)良性能,作為功能填料應(yīng)用于PP中,可以提高聚合物的性能。因此改性硬質(zhì)高嶺土應(yīng)用于PP的研究具有廣泛的研究價(jià)值。本課題對改性硬質(zhì)高嶺土的制備及其在PP中的應(yīng)用進(jìn)行了研究,研究結(jié)果表明,復(fù)合材料的性能得到了增強(qiáng),并且提高了高嶺土的附加值。
　　本研究以淄博某地硬質(zhì)高嶺土為原料,在分析了礦物成分和化學(xué)成分的

3、基礎(chǔ)上,研究了煅燒改性過程中的入料粒度、煅燒溫度、保溫時(shí)間、添加劑的用量和成球直徑對白度的影響,探討了添加劑的除鐵機(jī)理和增白機(jī)理,分析其煅燒產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與性能。實(shí)驗(yàn)采用先燒后磨和先磨后燒兩種不同精細(xì)加工工藝,確定了煅燒改性硬質(zhì)高嶺土的最佳工藝參數(shù)。分別使用硬脂酸,硅烷偶聯(lián)劑,鋁鈦酸酯偶聯(lián)劑,對煅燒硬質(zhì)高嶺土進(jìn)行了表面改性,并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明,硬脂酸對高嶺土粉體表面改性活化度較強(qiáng),但與聚合物基體結(jié)合效果不好;硅烷偶聯(lián)劑對高嶺

4、土粉體表面改性活化度較硬脂酸稍差,但與聚合物作用的綜合結(jié)果比硬脂酸好,但是相對成本較高;鋁鈦酸酯偶聯(lián)劑不僅對高嶺土粉體表面改性活化度較強(qiáng)而且與聚合物作用的效果相對更高,且綜合成本相對較低。
　　通過將不同改性硬質(zhì)高嶺土與聚丙烯共混、擠出、造粒、注塑成型,制備出了PP/改性高嶺土復(fù)合材料。采用XRD、SEM、電子萬能試驗(yàn)機(jī)、水平垂直燃燒儀、極限氧指數(shù)測定儀等測試手段對復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、界面形貌、力學(xué)性能、阻燃性能等性能進(jìn)行了測試表征。

5、研究結(jié)果表明,經(jīng)鋁鈦酸酯偶聯(lián)劑改性后的煅燒高嶺土在PP中分散均勻,其阻燃性能與力學(xué)性能有明顯的提高。
　　研究了煅燒硬質(zhì)高嶺土插層改性的技術(shù)方法,利用醋酸鉀的吸潮特性將其和煅燒硬質(zhì)高嶺土按照一定比例進(jìn)行物理研磨后制得超細(xì)片層材料。通過XRD和紅外測試可以看出,部分醋酸鉀能夠進(jìn)入高嶺土的片層結(jié)構(gòu),撐大其層間距,使高嶺土片層層間距擴(kuò)大。對插層改性高嶺土經(jīng)行表面改性處理,與聚丙烯共混、擠出、造粒、注塑成型后,測試其效果,可以看出,在添加