一种改性硅灰石复合粉体及其制备方法和应用与流程

本发明涉及复合粉体，尤其涉及一种改性硅灰石复合粉体及其制备方法和应用。

背景技术：

1、氟橡胶(fluororubber)是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体。氟橡胶具有优异的耐热性、抗氧化性、耐油性、耐腐蚀性和耐大气老化性等特点，因此在航天、航空、汽车、石油和家用电器等领域得到了广泛应用。

2、氟橡胶的配方主要由生胶、补强剂、硫化剂、吸酸剂、防老剂、加工助剂组成。浅色氟橡胶制品为了达到较好的力学性能、加工性能、耐热性及较低的压缩永久变形等，其配方中补强剂主要为硅酸钙、硅藻土等；吸酸剂常采用改性氢氧化钙、氧化镁搭配使用。目前硅酸钙常使用环辊磨、冲击磨等进行超细化，且改性方法为硬脂酸、铝酸酯偶联剂和硅烷偶联剂等干法改性工艺生产，这种工艺生产的改性硅灰石存在粒度差、活化度低、在氟橡胶中分散差等问题，且吸酸剂氢氧化钙、氧化镁为化学法生产，粒度细，在氟橡胶中分散困难，进而影响硫化效果，导致压缩氟橡胶永久变形大，易烧焦等。

3、基于此，提供一种分散效果好、可以解决氟橡胶补强问题的复合粉体非常重要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种改性硅灰石复合粉体及其制备方法和应用，用以解决现有技术中复合粉体粒度差、活化度低，在氟橡胶中分散差的技术问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种改性硅灰石复合粉体的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将硅灰石精矿和白云石精矿混合后顺次进行破碎、煅烧，得到复合粉体；

5、(2)将复合粉体、水、含取代氨端基的聚酯分散剂和聚醚型超分散剂混合进行超细化处理，得到复合粉体浆料；

6、(3)将复合粉体浆料和预处理的复合硅烷偶联剂顺次进行表面改性处理、干燥处理，得到一次改性复合粉体；

7、(4)将一次改性复合粉体和钛酸酯偶联剂进行二次改性，得到改性硅灰石复合粉体。

8、进一步的，所述硅灰石精矿和白云石精矿的质量比为1：0.5～1；

9、所述硅灰石精矿中硅酸钙质量含量≥90％，白云石精矿中氧化钙质量含量≥30％，氧化镁质量含量≥20％；

10、所述复合粉体的粒径为2000～2500目；

11、所述煅烧的温度为800～950℃，时间为1～2h。

12、进一步的，所述复合粉体和水的质量比为1：1.5～3.0；

13、所述含取代氨端基的聚酯分散剂和聚醚型超分散剂的质量比为2：1～4；

14、所述含取代氨端基的聚酯分散剂和聚醚型超分散剂的总质量为复合粉体质量的1.0～2.0％。

15、进一步的，超细化处理的时间为40～60min；

16、所述复合粉体浆料的粒径d50为1.5～2μm。

17、进一步的，预处理的复合硅烷偶联剂的质量为复合粉体浆料质量的3～7％；

18、所述预处理的复合硅烷偶联剂由硅烷偶联剂、乙醇和水经过水解得到，其中，硅烷偶联剂包括烷基改性聚硅氧烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和含乙烯基及三氟丙基的硅烷偶联剂；

19、所述硅烷偶联剂、乙醇和水的质量比为8～11：21～36：2～4；

20、所述水解的时间为2～4h。

21、进一步的，表面改性处理的温度为60～90℃，时间为30～60min；

22、所述干燥处理的温度为100～120℃，时间为120～180min。

23、进一步的，所述钛酸酯偶联剂为双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯和三乙醇胺的螯合物水溶液，钛酸酯偶联剂的质量为一次改性复合粉体质量的0.5～1.0％。

24、进一步的，所述二次改性的温度为90～120℃，时间为20～40min。

25、本发明提供了一种所述的制备方法制备得到的改性硅灰石复合粉体。

26、本发明还提供了一种所述的改性硅灰石复合粉体在氟橡胶中的应用。

27、本发明的有益效果：

28、(1)本发明通过含取代氨端基的聚酯分散剂与聚醚型超分散剂的协同作用，避免氧化钙和水反应生成的氢氧化钙包覆在硅灰石和氧化镁粉体颗粒表面，保持硅灰石的针状结构和分散效果；

29、(2)通过钛酸酯和硅烷偶联剂协同改性作用，不仅锚固了粉体表面含有的大量氨基、乙烯基、环氧基等官能团，在氟橡胶硫化时，与氟橡胶的双键反应，复合粉体与氟橡胶结合更加牢固，还进一步提高了复合粉体的改性效果；

30、(3)本发明的制备方法制备的改性硅灰石复合粉体具有粒径小、比表面积大、活化度高、分散效果好等特点，在氟橡胶中的应用不仅可以作为补强剂具有较好的补强效果，而且还可以提供吸酸剂，促进氟橡胶在硫化时，提高交联密度，进而提升氟橡胶的拉伸强度、降低压缩永久变形。

技术特征：

1.一种改性硅灰石复合粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅灰石精矿和白云石精矿的质量比为1：0.5～1；

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述复合粉体和水的质量比为1：1.5～3.0；

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，超细化处理的时间为40～60min；

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，预处理的复合硅烷偶联剂的质量为复合粉体浆料质量的3～7％；

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，表面改性处理的温度为60～90℃，时间为30～60min；

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述钛酸酯偶联剂为双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯和三乙醇胺的螯合物水溶液，钛酸酯偶联剂的质量为一次改性复合粉体质量的0.5～1.0％。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述二次改性的温度为90～120℃，时间为20～40min。

9.权利要求1～8任意一项所述的制备方法制备得到的改性硅灰石复合粉体。

10.权利要求9所述的改性硅灰石复合粉体在氟橡胶中的应用。

技术总结
本发明提供了一种改性硅灰石复合粉体及其制备方法和应用，属于复合粉体技术领域。通过将硅灰石精矿和白云石精矿破碎后煅烧，加入水、含取代氨端基的聚酯分散剂和聚醚型超分散剂进行超细化处理得到复合粉体浆料，再加入预处理的复合硅烷偶联剂进行表面改性处理和干燥处理，最后加入钛酸酯偶联剂进行二次改性得到改性硅灰石复合粉体。本发明制备得到的改性硅灰石复合粉体应用于氟橡胶中力学性能较好，可满足氟橡胶的性能指标要求，且可以减少吸酸剂的用量。

技术研发人员：宋波,邓克文,吴维冰,张晓明,邱文福,李海滨
受保护的技术使用者：江西广源化工有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/19