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煅烧高岭土钛白粉复合粉体的制备及性能研究 0 超细煅烧高岭土与钛白粉的机械物理复合 钛白粉是目前广泛应用广泛、性能最好的白色涂料。广泛应用于涂料、塑料、造纸、油漆、橡胶、化学纤维、护理等领域。 本研究采用湿法研磨方法将超细煅烧高岭土与钛白粉进行机械物理复合制备了粒度、白度、遮盖力等主要物理性能指标与钛白粉相近的复合粉体材料。 1 1.1 物理指标和粒度 钛白粉取自辽宁某钛白粉公司, 主要物理指标为白度96.5, 粒度 超细煅烧高岭土取自内蒙某高岭土有限公司, 主要物理指标为白度96.3, 粒度 1.2 卧式砂磨机 试验在耐驰 (上海) 仪器有限公司制造的Mini-Zeta卧式砂磨机中进行。首先加入一定质量分数的钛白粉悬浮液研磨至一定粒度, 然后调节pH, 加入一定量的分散剂和一定质量分数的超细煅烧高岭土悬浮液研磨复合, 最后烘干、打散复合产品。 1.3 粒度分布及对比 用丹东百特仪器有限公司生产的BT-1500离心沉降式粒度分布仪分析粒度大小和粒度分布, 用杭州高新自动化仪器仪表公司生产的DN-B型白度仪测定白度, 用遮盖力黑白格玻璃板测样品的遮盖力。 2 2.1 各因素对遮盖力的影响 四因素 (高岭土质量分数、pH、研磨时间、复合质量配比) 三水平正交实验结果及分析见表1。 由此可见各因素对实验结果 (遮盖力) 的影响显著性顺序为复合质量配比>pH>高岭土质量分数>研磨时间, 矿浆质量分数在50%时包覆产品的遮盖力较好, pH在5到6之间较好, 复合质量配比在50∶50时最好, 包覆时间对遮盖力影响不显著。 2.2 单因素试验 2.2.1 复合粉体的厚度和遮盖力 高岭土矿浆质量分数为50%, 复合质量配比为50/50, 研磨时间为10 min时, pH对复合粉体白度和遮盖力的影响见图1。 由图1可见, 样品白度随着pH由3到7逐渐增大, 而遮盖力在pH=5时最好, 通过查阅高岭土和钛白粉不同pH下的 Zeta 电位, 可以看出, 在该pH下两矿物Zeta 电位相反并差值最大, 静电吸附作用最强。 因此, pH=5时较好。 2.2.2 矿浆质量分数对复合粉体酸度和遮盖力的影响 pH=5, 研磨时间为10 min, 复合质量配比50/50时, 高岭土矿浆质量分数对复合粉体白度和遮盖力的影响见图2。 由图2可见, 质量分数对白度的影响不大, 遮盖力在30%~50%时变化平缓, 考虑到用水问题, 50%较适宜。 2.2.3 研磨时间对复合粉体质构的影响 高岭土矿浆质量分数为50%, pH=5, 复合质量配比50/50时, 研磨时间对复合粉体白度和遮盖力的影响见图3。 由图3可见, 研磨时间对白度基本没有影响, 遮盖力在研磨时间为10 min时较好。 2.2.4 煅烧高岭土g/钛白粉g 在pH=5, 研磨时间为10 min, 高岭土矿浆质量分数为50%下, 复合质量配比 (煅烧高岭土g/钛白粉g) 依次为80/20、70/30、60/40、50/50、40/60的试验结果见图4。由图4可见, 复合质量配比对白度基本没有影响, 遮盖力在70/30~40/60变化不大, 50/50时最好, 在50/50配比下复合产品的粒度为 2.2.5 扩大试验与小试验样品的对比 在上述单因素试验得出的较佳工艺条件下, 分别进行了高岭土/钛白粉=1400 g/600 g和1000 g/1000 g的扩大试验, 并将复合产品与小试验样品进行对比, 结果见图5。 由图5可见, 扩大试验样品的遮盖力从70/30到50/50与钛白粉的遮盖力相比与小试样品的变化趋势相同, 并且在50/50时达到最好, 同时70/30的产品的遮盖力与高岭土原样对比也有了大幅度提升。 3 煅烧高岭土/钛白粉复合粉体材料的制备工艺 a.正交实验结果表明, 影响煅烧高岭土/钛白粉复合粉体材料物理性能的主要因素是煅烧高岭土与钛白粉的复合质量配比、研磨时间、pH和悬浮液质量分数。 b.较佳的研磨复合工艺条件为:复合质量配比=50/50、研磨时间10 min、pH=5、悬浮液质量分数50%, 在该条件下制备的煅烧高岭土/钛白粉复合粉体材料的主要物理性能与钛白粉接近, 在某些应用领域可作为钛白粉的代用品。 c.实验室扩大试验的结果与小型试验基本一致。