表面化学改性影响因素探究

2023-11-29 理论教育版权反馈

【摘要】：§3．5表面化学改性的影响因素3．5．1硬脂酸用量对改性效果的影响将超细煅烧高岭土于110℃下用硬脂酸实施干法改性，工艺简单，改性反应30min后可得到改性产品。当硬脂酸用量占高岭土原料质量百分比达3．5%时，改性产品的活化率和在水中润湿接触角都达到最大值，而沉降体积则达最小值，这说明此用量的硬脂酸对煅烧高岭土的改性效果最佳。

§3．5　表面化学改性的影响因素

3．5．1　硬脂酸用量对改性效果的影响

将超细煅烧高岭土于110℃下用硬脂酸实施干法改性，工艺简单，改性反应30min后可得到改性产品。将改性产品分别进行活化率、润湿接触角和沉降体积的测量，其结果分别见图3‐3、图3‐4和图3‐5。由硬脂酸用量试验结果可见，其用量对煅烧高岭土表面改性影响较大，用量大于3．5%效果较好，但大于3．5%后增幅减小，因此，从经济效益考虑，硬脂酸用量应取3．5%。

由图3‐3、图3‐4和图3‐5可见，改性产品的活化率和在水中的润湿接触角都随着改性剂用量的增加而增大，而沉降体积则逐渐减小，这表明煅烧高岭土已由亲水疏油逐渐变为亲油疏水。当硬脂酸用量占高岭土原料质量百分比达3．5%时，改性产品的活化率和在水中润湿接触角都达到最大值，而沉降体积则达最小值，这说明此用量的硬脂酸对煅烧高岭土的改性效果最佳。由图3‐3还可知，当硬脂酸用量继续增加时，其活化率和在水中润湿接触角不升反降，呈现出缓慢减小的趋势，而沉降体积也呈现增大趋势，这可能是由于改性剂对矿物表面由单层吸附转变为多层吸附或者是药剂出现反向吸附作用，从而使改性效果变差。

图3‐3　改性剂用量对活化率的影响示意图

图3‐4　改性剂用量对润湿接触角的影响示意图

图3‐5　改性剂用量对沉降体积的影响示意图

3．5．2　改性温度对改性效果的影响

根据前一节分析结果，在煅烧高岭土中加入3．5%的硬脂酸，可在不同的温度下加热搅拌30min后得到改性产品。将改性产品同样进行活化率、润湿接触角、沉降体积的测量，便同样得到三条曲线，如图3‐6、图3‐7和图3‐8所示。

图3‐6　改性温度对活化率的影响示意图

(www.chuimin.cn)

图3‐7　改性温度对润湿接触角的影响示意图

图3‐8　改性温度对沉降体积的影响示意图

由图3‐6至图3‐8可知：相同条件下，随着改性温度的上升，活化率和润湿接触角都增大，而沉降体积则减小，这说明改性温度（较低温度以内）越高，改性效果越好；当改性温度为130℃时，活化率和润湿接触角都达到最大值，而沉降体积则达最小值，这说明此时的改性温度对煅烧高岭土的改性效果最佳；但当改性温度超过130℃以后，活化率和润湿接触角则减小，沉降体积变大，这可能也是由于改性剂对矿物表面由单层吸附转变为多层吸附或者是药剂出现反向吸附作用，从而使改性效果变差。因此，同样在综合考虑成本和改性效果的前提下，本次实验改性温度以130℃为最佳。

3．5．3　改性时间对改性效果的影响

根据前两节分析讨论结果可知，在煅烧高岭土中加入3．5%的硬脂酸，于130℃条件下加热搅拌，选取不同的时间点便可得到不同的改性产品，然后再分别进行活化率、接触角和沉降体积的测量便可得到图3‐9、图3‐10和图3‐11三条曲线，如下所示。

图3‐9　改性时间对活化率的影响示意图

图3‐10　改性时间对润湿接触角的影响示意图

图3‐11　改性时间对沉降体积的影响示意图

分析以上三图可知：在同样的条件下，随着改性时间（较短时间内）越长，活化率、接触角就越大，而沉降体积则越小，这说明改性效果越好；当改性时间为30min时，活化率和润湿接触角都达到最大值，而沉降体积则达最小值，这说明此时的改性温度对煅烧高岭土的改性效果最佳；但是当改性时间超过30min后，活化率变化不大，接触角反而减小，沉降体积也增大，这可能也同样是由于改性剂对矿物表面由单层吸附转变为多层吸附或者是药剂出现反向吸附作用，从而使改性效果变差。因此，综合考虑成本和改性效果，本次实验改性时间以30min为最佳。

根据以上讨论，可以得出本实验条件下的最佳改性工艺条件为：占煅烧高岭土重量3．5%的改性剂用量，130℃的改性温度，30min的改性时间。

表面化学改性影响因素探究

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