重晶石主要用于石油、化工、油漆、填料等工業(yè)部門,其中80~90%用作石油鉆井中的泥漿加重劑。表3列出了它的主要用途。重晶石粉:重晶石粉又名天然硫酸鋇,產(chǎn)品主要用于石油天然氣鉆井泥漿的加重劑,生產(chǎn)立德粉或作為X射線的屏蔽劑用于醫(yī)學(xué)、原子能工業(yè)、車輛制動(dòng)材料、包裝帶、油漆、醫(yī)院防輻射重力墻等行業(yè)。
一般使用硫酸鋇或重晶石的用戶,皆對白度指標(biāo)有較高的要求。如油漆工業(yè)用的重晶石要求白度都大于90%,涂料工業(yè)用的重晶石對白度要求也較高。因此,對天然重晶石進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶峒冊霭滋幚?,可以有效提高重晶石的純度和白度,滿足很多用戶的需要。
重晶石粉屬于無機(jī)礦物,即使將其白度增加,其與油漆或涂料等的有機(jī)物或高分子聚合物材料在化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理形態(tài)上存在差異,兩者的表面性質(zhì)不同導(dǎo)致其相容性和親和性會有差別,在作填充料時(shí),很難均勻分散而影響復(fù)合材料的機(jī)械性能,從而難以發(fā)揮無機(jī)填料的功能性、表面活性和小尺寸等優(yōu)良特性,影響其在油漆或涂料等領(lǐng)域的應(yīng)用。
粉末的表面改性是指需要改變粉末表面的物理和化學(xué)性質(zhì),以滿足現(xiàn)代新材料的發(fā)展,適應(yīng)新技術(shù)和新工藝。粉末的表面改性技術(shù)在中國的發(fā)展始于20世紀(jì)80年代。天然重晶石粉體表面改性是指通過物理、化學(xué)、機(jī)械和其他方法進(jìn)行的粉末表面的處理,根據(jù)不同的應(yīng)用需要改變重晶石表面的物理化學(xué)性質(zhì),或它以一種新的功能,以滿足現(xiàn)代化新材料、新工藝和新技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用。
重晶石制粉一般分為重晶石粗粉加工(0―3MM),細(xì)粉加工(20目-400目),以及重晶石的超細(xì)粉深加工(400目-1250目)和微粉加工(1250目―3250目)四種類型。
重晶石粉廣泛用做涂料、橡膠和塑料的填料,但由于表面的親水性,使其在有機(jī)體系中的應(yīng)用受到一定的限制,因此要進(jìn)行表面改性,以改善其在有機(jī)體系中的分散性和應(yīng)用效果。
采用表面活性劑對重晶石粉進(jìn)行表面改性,可顯著降低其表面能。同時(shí),表面活性劑分子的長鏈烴基增加了顆粒與顆粒之間的空間位阻,防止顆粒之間的相互接近,避免顆粒因碰撞聚沉,阻止或減輕粉體團(tuán)聚,提高其在有機(jī)材料中的分散性和親和性。表面活性劑種類很多,主要包括陽離子型、陰離子型、非離子型和兩性離子型表面活性劑。如:脂肪酸(鹽)類、磷酸酯類、甲基油酸氯化銨、雙十八烷基二甲基氯化銨、十二烷基二甲基芐基氯化按等。
偶聯(lián)劑的一部分基團(tuán)通過強(qiáng)化學(xué)鍵與無機(jī)超細(xì)顆粒表面官能團(tuán)結(jié)合;另一部分基團(tuán)與有機(jī)高聚物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或物理結(jié)合,使得性質(zhì)完全不同的礦物與有機(jī)高分子聚合物牢固的結(jié)合在一起。經(jīng)偶聯(lián)劑表面改性的超細(xì)硫酸鋇作為涂料的填料,可提高復(fù)合涂料的抗震性、抗沖擊能力、強(qiáng)度和剛度等力學(xué)性能。常用的偶聯(lián)劑有:硅烷類、硼酸脂類、鋁酸酯類、鈦酸酯類等。
超分散劑是一種新型水溶性聚合物分散劑,能夠和硫酸鋇顆粒表面羥基通過氫鍵結(jié)合成吸附層或者物理作用包裹在硫酸鋇顆粒表面,降低顆粒表面張力和表面能。
超分散劑主要是通過改變顆粒表面靜電力大小或產(chǎn)生空間位阻效應(yīng)使分散體系穩(wěn)定,抑制顆粒間的作用,改善顆粒間的團(tuán)聚。
常用的超分散劑:聚酯類分散劑、低聚皂分散劑、水溶性高分子分散劑等。