[发明专利]一种甲基丙烯酰氧基硅烷与铝酸酯复合改性微晶白云母粉的方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及采用一种甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂和铝酸酯偶联剂复合改性微晶白云母粉的工艺方法。以微晶白云母为原料，以甲基丙烯酰氧基硅烷和铝酸酯为改性剂，利用机械力化学改性法，制备高品质的微晶白云母活性填料，属于矿物材料领域。本发明制备的改性微晶白云母产品适用于橡胶、塑料、涂料、胶粘剂等复合材料的中、高档填料，使复合材料的综合性能得到显著提高。

二、技术背景

白云母，亦称钾云母，是云母族中分布最广的矿物，其晶体化学式为KAl₂[AlSi₃O₁₀][OH]₂，其中各组成的重量百分比为SiO₂ 45.2％、Al₂O₃ 38.5％、K₂O 11.8％、H₂O 4.5％，此外，含少量Na、Ca、Mg、Ti、Cr、Mn、Fe和F等。它是富含钾、铝的2∶1型二八面体层状构造硅酸盐矿物，能在不同地质条件下形成，是云母族中分布最广的矿物。白云母一般呈鳞片状、叶片状、羽毛状或球状产出；{001}解理极完全，{110}和{010}不完全；具有玻璃光泽，有时过渡为珍珠光泽或丝绢光泽；薄片有弹性；颜色为无色、淡棕色、淡棕红色、淡绿色和绿色、银白色、银灰色等；密度为2.7～2.8g/cm³，硬度为：在(110)面为2-3，垂直(001)为4；拉伸强度为1700～3600MPa，折光率为1.552～1.624【潘兆橹.结晶学及矿物学[M].地质出版社，1994；张凌燕，唐华伟，赖伟强.白云母改性与填充ABS工程塑料的试验研究[J].塑料，2007，36(4)：5-7】。

白云母具有较高的绝缘强度和较大的电阻，较低的电介质损耗和抗电弧、耐电晕等优良的介质性能，而且质地坚硬，机械强度高，耐高温和温度急剧变化，并具有耐酸、耐碱等良好的物化性能。白云母的劈分性好，能沿解理面剥分成薄片，并有很好的弹性和挠曲性，具有便于冲、切、粘、卷等有利的加工性能，因而在工业上有着广泛的用途。经活化改性后的白云母粉可用作橡胶、塑料、涂料等的功能填料，提高相关材料的综合性能。但由于白云母是绝缘材料优质资源，由于巨晶片状的白云母在绝缘材料的应用，白云母成为了一种宝贵的资源。随着大片状工业原料云母的日益枯竭和昂贵价格以及科技进步，取而代之的是碎云母在各行各业中的综合利用方兴未艾。由于碎云母的韧性大，结晶粗，加工成超微粉体的难度大且成本高，制约了白云母粉作为功能填料的广泛应用。

微晶白云母是云母族、白云母亚族矿物的一个新成员，是一种新型的非金属矿物资源。微晶白云母的化学成分(重量百分比)为：SiO₂ 45.70％，Al₂O₃ 30.51％，Fe₂O₃ 4.04％，MgO1.65％，TiO 0.08％，FeO 0.80％，MnO 0.10％，CaO 0.59％，Na₂O 0.12％，K₂O 11.63％，Li₂O 0.03％，H₂O 4.53％，可见以SiO₂，Al₂O₃，K₂O和H₂O 4种组分为主，其中SiO₂，K₂O和H₂O的含量非常接近白云母化学成分理论值，而Al₂O₃含量略为偏低。杂质组分主要有Fe₂O₃，FeO，MgO和TiO₂，其中铁以Fe³⁺为主，Fe²⁺较少【林金辉，汪灵，邓苗等.川西地区微晶白云母的矿物学特征研究[J].矿物岩石，2005，25(3)】。根据微晶白云母的化学全分析结果，计算其晶体化学式为：