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,儲量豐富,可達上百億噸。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。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)用進行了研究,研究結(jié)果表明,復(fù)合材料的性能得到了增強,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理和增白機理,分析其煅燒產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與性能。實驗采用先燒后磨和先磨后燒兩種不同精細加工工藝,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)高嶺土進行了表面改性,并將實驗結(jié)果進行對比分析。結(jié)果表明,硬脂酸對高嶺土粉體表面改性活化度較強,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、電子萬能試驗機、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行物理研磨后制得超細片層材料。通過XRD和紅外測試可以看出,部分醋酸鉀能夠進入高嶺土的片層結(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