[发明专利]一种利用复配偶联剂对粉煤灰漂珠进行表面改性的方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及粉煤灰漂珠表面改性领域，具体涉及一种粉煤灰漂珠表面改性方法及其应用。 

背景技术

粉煤灰中漂珠的产生，主要是在煤粉在锅炉中燃烧时，在高温作用下发生脱水、氧化、燃烧及相容变等多种物理化学反应，在冷、热变化的过程中，形成空心玻璃微珠。富含有大量的无机化合物，其中以Al ₂O₃和SiO₂为主。 

粉煤灰表面改性主要依靠化学改性剂在粉煤灰表面的吸附、包覆、破坏等实现。表面化学改性剂可以破坏粉煤灰颗粒表面的坚硬外壳,使玻璃体表面可溶性物质与碱性氧化物反应生成胶凝物质,并使粉煤灰中的莫来石及非晶状玻璃相熔融,从而提高活性。。 

表面改性的影响因素主要包括以下几点： 

（1）颗粒表面性质 颗粒表面性质的影响，是指表面官能团的类型、表面酸碱性、水分含量和比表面积等对表面改性效果的影响。 

无机粉体表面官能团的类型影响有机表面改性剂与无机粉体表面作用力的强弱。若有机改性剂分子能与粉体表面发生化学作用（即化学吸附），改性剂分子在颗粒表面的包覆较牢固；若改性剂分子仅依靠物理吸附与无机颗粒表面发生作用，则作用力较弱。在颗粒表面包覆不牢固的情况下，在一定的条件下（如剪切、搅拌、洗涤）可能脱附。所以，选择表面改性剂也要考虑无机颗粒表面官能团的类型。 

粉体表面的酸碱性对粉体表面与改性剂分子的作用也有一定的影响。在改性剂对无机颜料或填料进行表面化学改性处理时，颜料或填料粒子的表面与各种官能团相互作用的强弱顺序大致为：当表面呈酸性时，胺>羧酸>醇>苯酚；当表面呈中性时，羧酸>胺>苯酚>醇；当表面呈碱性时，羧酸>苯酚>胺>醇。 

（2）改性剂的种类、用量和使用方法 表面改性剂不同，其分子中的官能团亦不同，因此与无机粉体表面作用力的强弱也不同，因此表面改性剂的 种类对改性的效果影响巨大。表面改性剂的种类是实现粉体表面改性预期目的的关键，具有很强的针对性。 

从表面改性剂分子与无机粉体表面作用的角度来考虑，应尽可能选择与粉体颗粒表面进行化学反应或化学吸附的表面改性剂，因为物理吸附在其后应用过程中的强烈搅拌或挤压作用下容易脱附。但是，在实际选用时还必须考虑其它因素，如产品的用途、产品质量标准或要求、改性工艺以及成本、环保等。 

进行表面化学改性时，改性剂的用量与包覆率存在着一定的对应关系。一般来说，在开始时，随着改性剂用量的增加，粉体表面的包覆量提高较快，但随后增势趋缓，到了一定用量后，表面包覆量不再增加。因此，用量过多是不必要的。 

表面改性剂的使用方法是表面改性的重要组成部分之一，对粉体的表面改性效果有重要影响。好的使用方法可以提高表面改性剂的分散程度和与粉体的表面改性效果，反之，使用方法不当就可能导致表面改性剂的用量增加，改性效果达不到预期的目的。 

（3）工艺设备和操作条件 要实现改性剂在颗粒表面的均匀包覆，必须使用表面改性剂与颗粒充分接触和呈良好的分散状态。由于机械力对颗粒作用的方式和强弱影响粉体的分散程度，因此将对颗粒表面与表面改性剂的接触产生影响。另外，强烈的剪切混合或冲击作用还将导致颗粒的粉碎和比表面积的增大，从而影响改性的效果。 

为达到良好的表面化学改性（或包覆）效果，一定的反应温度和反应时间是必须的。选择温度范围应首先考虑表面改性剂对温度的敏感性，以防止表面改性剂因温度过高而分解或挥发等。但温度过低不仅反应时间较长，而且包覆率也较低。若改性剂通过溶剂稀释，温度过低，则溶剂分子难以挥发，也将影响到包覆的稳定性和均匀性。 

反应时间也影响到表面改性的状况，一般随着时间的延长，开始时包覆量迅速增加，然后逐渐趋缓，到一定的时间达到最大值。此后，延长时间，包覆或吸附量不再增加甚至还有所下降（因机械力作用，如长时间剪切或冲击将会导致部分包覆层或吸附层解吸）。 

常用改性方法有酸改性、碱改性、加表面活性剂改性及内电解法等。