【文章內(nèi)容簡介】 程如圖 圖 硅灰石濕法改性流程 噴涂法：從爐中取出高溫 硅灰石 ，直接噴灑表面改性劑溶液，干燥 [8]。 直接共混法：邊攪拌邊將偶聯(lián)劑加入到 硅灰石粉末或硅灰石礦漿中 ，其用量為 1%～ 3%，然后靜置 1～ 3 天進(jìn)行陳化。 硅灰石改性效果的表征 硅灰石改性效果的好壞應(yīng)由應(yīng)用后 的機械性能來評價 ， 不同用途對機械性能要求也不同 ， 因此很難用統(tǒng)一的方法來表征硅灰石的表面改性效果。但從有機物之間 的相容性這個角度考慮 ， 也有一些表征方法 ， 如測沉降體積、表面接觸角、粘度、活化指數(shù)等都可以定性地表征改性效果。此外 ， 還有學(xué)者用大型儀器來檢驗硅灰石改性的效果 ， 如紅外 光譜、掃描電鏡等。 a）沉降體積法、活化指數(shù) 沉降體積法 : 取一定量的改性后硅灰石 ,放入裝有苯的試管中 ， 攪拌一定時間使其充分混合 ， 然后靜止 ， 由于 硅灰石粉改性后其表面的極性發(fā)生改變，它與苯相界面間的作用力減小，因此改性強度越大，硅灰石粉顆粒 與苯相界面間的作用中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢 業(yè) 本科畢業(yè)論文 9 力減小的幅度越大，體系粘度下降也越大，相對沉降體積也隨之越高。 活化指數(shù)法 : 一定條件下 ， 把一定量 改性后 的硅灰石放入水中沉降，經(jīng)過一段時間后 ， 計算其漂浮 在水面的 質(zhì)量與總質(zhì)量的商 ,即：活化指數(shù) = 漂浮質(zhì)量 /總質(zhì)量。 由于改性劑分子中結(jié)構(gòu)特點是含有兩類性質(zhì)不同的化學(xué)基團(tuán)，一類是易水解的極性基團(tuán)，另一類是穩(wěn)定的親有機長鏈基團(tuán)。 經(jīng) 過物理或化學(xué)作用，改性劑極性一端與硅灰石粉顆粒表面結(jié)合，而親有機長鏈基團(tuán)一端因 與 水產(chǎn)生排斥作用 ， 使改性后的硅灰石漂在水上。因此，改性硅灰石粉改性程度越大，硅灰石粉漂在水上的 部分也越多 ,活化指數(shù)也越大 [8]。 b）表面接觸角、粘度 表面接觸角 : 接觸角是在固、液、氣三相的交接處由固、液界面經(jīng)過液體內(nèi)部至液、氣界面的夾角。接觸角的大小可以表征液體對固體的潤濕程度，潤濕程度又與表面的分子力大小有關(guān)。硅灰石原礦表面具有親水性，改性后硅灰石的親水性減弱，因此分子間力變小 ,它和水的接觸角變大 ,一般情況下改性硅灰石在水中的接觸角越大，說明改性效果越好。 粘度 :取一定量的改性硅灰石倒入一定量的白油 ,攪拌直到兩者混合均勻后 ,用旋轉(zhuǎn)粘度儀測其粘度。由于改性后的硅灰石極性變小，其粘度降低。因此 ,用粘度的方法也可表征硅灰石改性的好壞。改性強度越大，粘度則越小。 c）紅外光譜、掃描電鏡 紅外光譜： 根據(jù)光譜的吸收頻率的位置和形狀判斷硅灰石及其表面物質(zhì)的基團(tuán)、狀態(tài)、物質(zhì)類型 ,并可按其吸收強度來測定它們的含量 [10]。通過對比分析硅灰石原礦與改性后的硅灰石的紅外光譜的差別，根據(jù)對應(yīng)的特征峰判斷是否改性及改性效果。特征峰越強，說明改性的效果越好。 掃描電鏡： 放大到一定倍數(shù)之后 ,掃描電鏡可以觀察到改性后硅灰石表面改性劑的存在及其分布狀態(tài)等 [8]。改性后的硅灰石由于加入了有機基團(tuán)，其表面光滑程度增加，同時 這些基團(tuán) 也填充了硅灰石的分子空間。因此，電鏡中硅灰石表面越光滑，分子結(jié)構(gòu)越密實，則其改性效果越好。 中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢 業(yè) 本科畢業(yè)論文 10 改性機理的探討 硅灰石族硅酸鹽礦物，其晶體結(jié)構(gòu)是由（ SiO）四面體和（ CaO）八面體構(gòu)成。（ SiO）的能較（ CaO）高得多，在機械研磨過程中，硅灰石晶體將沿 CaO鍵斷開，斷鍵使得表面鍵性失衡，形成新的活性點。隨著顆粒的細(xì)化，表面的活性點增多，提高硅灰石表面的反應(yīng)活性。硬脂酸的分子為 CH3（ CH2） 16COOH，其結(jié)構(gòu)中的甲基（ CH3）和羧基（ COOH）分別處于鏈的兩端，羧基是由羰基和羥基直 接相連組成，羧基在機械力的作用下沿 OH 鍵斷開，形成羧酸根離子和氫離子（即： RCOOH?[RCOO]+H+） 。由于 羧酸根離子具有較強的反應(yīng)性能 ，在一定的溫度和時間條件下，經(jīng)過強烈的機械力的作用，硬脂酸首先解離形成羧酸根離子 [RCOO]，羧酸根離子再與硅灰石表面的活性點產(chǎn)生化學(xué)吸附和化學(xué)鍵合作用，使硅灰石表面實現(xiàn)改性。反應(yīng)如下： Ca3[Si3O9]+CH3（ CH2） 16COO—— CH3（ CH2） 16COOCa[Si3O9]［ 9］ 。 中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢 業(yè) 本科畢業(yè)論文 11 第二章 實驗部分 主要藥品及主要設(shè)備 主要設(shè)備 表 主要設(shè)備及廠家 設(shè)備名稱 上海儀器總廠 501 型超級恒溫水浴 上海儀器總廠 JJ2 型直流電機攪拌器 鄭州長城科工有限公司 SHB3 循環(huán)水式多用真空水泵 鄭州長城科工有限公司 HN1011 數(shù)顯電熱鼓風(fēng)干燥箱 南通科學(xué)儀器有限公司 PL4002 電子天平 梅特勒 托利多儀器 (上海 )有限公司 數(shù)字式粘度計 NDJ5S 上海安亭科學(xué)儀器廠 太陽牌 A 型玻璃儀器氣流烘干器 河南鞏英峪儀器廠 紅外光譜儀 (FTIR) 德國 BRUKER 掃描電子顯微鏡（ SEM） 德國 LEO 公司 調(diào)速多用途震蕩器 KS 江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠 主要藥品 表 主要藥品及規(guī)格 藥品名稱 純度 廠家 硬脂酸（ CH3(CH2)16COOH） 分析純 天津福辰化學(xué)品公司 油酸鈉CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COONa 化學(xué)純 上海運帆助劑廠 六偏磷酸鈉（ NaPO3） 6 分析純 天津福辰化學(xué)品公司 十二胺（ (CH3)2NC12H25） 分析純 天津光復(fù)精細(xì)化工研究所 中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢 業(yè) 本科畢業(yè)論文 12 苯（ C6H6） 分析純 天津福辰化學(xué)品公司 液體石蠟 分析純 天津福辰化學(xué)品公司 十六烷 基苯磺酸鈉 化學(xué)純 江蘇飛翔化工試劑廠 十二烷基三甲基溴化銨 化學(xué)純 江蘇飛翔化工試劑廠 提純工藝研究 試驗方法 a） 水提純 稱取 100g 硅灰石原礦，加入 300ml 水，用玻璃棒攪拌數(shù)分鐘，靜置 5min,使體系形成上層懸浮液和下層沉淀物，將上層懸浮液體移出，再用 100ml 水洗兩次沉淀部分，對懸浮液進(jìn)行抽濾，干燥，分別稱出提純礦和雜質(zhì)的質(zhì)量。 b） 六偏磷酸鈉或十二胺提純 分別稱 100g 已經(jīng)用水提純好的原礦，用 1%的六偏磷酸鈉和十二胺為提純劑，分別加到兩硅灰石的懸浮液中，用玻璃 棒攪拌數(shù)分鐘，靜置 5 分鐘，將上層懸浮液移出，用 100ml 水沖洗兩次沉淀物，將礦漿和雜質(zhì)分別抽濾， 在 90℃的干燥箱中干燥數(shù)小時，稱量。 試驗結(jié)果 水提純硅灰石的數(shù)據(jù)見表 ,六偏磷酸鈉與十二胺提純的數(shù)據(jù)見表 和表 。 表 水提純硅灰石原礦 礦樣 原礦質(zhì)量（ g） 加水（ ml） 雜質(zhì)（ g） 收率（ %） 硅灰石原礦 100 500 中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢 業(yè) 本科畢業(yè)論文 13 表 六偏磷酸鈉提純硅灰石 礦樣 硅灰石原礦 加水 (ml) 雜質(zhì) (g) 收率 (%) 硅灰石原礦 100 5