[发明专利]一种疏水性石英微粉及其一体化生产工艺和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种天然非金属矿物深加工技术领域，更具体地涉及一种疏水性石英微粉及其一体化生产工艺和应用。

背景技术

石英粉是一种物理、化学性质均十分稳定的中性无机填料。其化学成分为二氧化硅（SiO₂），具有极好的化学稳定性，与大部分酸、碱都不起化学反应。其不含结晶水，致密性强，硬度大，耐磨性能好，介电性能优异，热膨胀系数低，导热系数高，对各类树脂都具有良好的浸润性，尤其是作为环氧复合材料的填料，可大幅提高固化物的抗拉、抗压、抗冲击强度和耐磨性能。增大复合材料的导热系数，降低环氧树脂固化反应的放热峰温度，降低固化物的线膨胀系数和固化物的收缩率，从而消除内应力，防止开裂。因此，石英粉被广泛应用于精密小型电子器件、集成电路板、晶体管等的罐封料，电流互感器、电压互感器、电子变压器、干式变压器、高压电缆接头、高压绝缘子、高压开关、绝缘套管、高压电器部件等的浇注料。

但是，石英微粉由于其粒径小，表面能高，导致容易团聚，在树脂基体中分散不好。为了改善其分散性，通常是得到石英微粉后再进行化学处理，在其表面接枝硅烷偶联剂。这样能有效地避免石英微粉在树脂基体中的团聚现象。然而，这样先生产、后处理的方式造成整个生产工艺复杂，需要采用多套生产设备，经过多次处理才能达到预期改善效果。另一方面，由于近年来对户外环氧产品的疏水性要求不断提高，对石英粉进行一定的疏水处理已逐渐成为石英粉生产过程中的一个非常重要的步骤。而用普通的碳氢烷烃类硅烷进行表面处理是目前最常用的疏水改性方法，但是这样处理后的石英微粉疏水性提高不大，用其作为填料所制备的户外环氧浇注件的疏水性往往达不到令人满意的效果。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种疏水性石英微粉及其一体化生产工艺和应用，所生产的石英微粉平均粒径为1～75μm，含氟有机硅烷偶联剂的质量百分含量为0.2%～3%，具有较强的疏水性和良好的分散性。且该生产工艺简单，设备一体化，生产成本低，无环境污染。

为了实现上述目的，本发明提供一种疏水性石英微粉，所述石英微粉平均粒径为1～75μm，含氟有机硅烷偶联剂的质量百分含量为0.2%～3%，

本发明的一种疏水性石英微粉一体化生产工艺的具体技术方案如下：将石英微粉的生产和表面疏水改性工艺一体化，具体包括：将天然石英矿原料粗碎后，得到石英粗粉；在石英粗粉颗粒表面均匀喷洒含氟有机硅偶联剂，然后进行球磨，通过控制循环冷却水流量，使球磨机中物料的温度维持在80～250℃，使含氟有机硅偶联剂气化，接枝在球磨后的石英微粉表面；球磨结束后，经过分级机分离得到疏水性石英微粉；粗粉则由回料皮带重新输送至球磨机进一步粉碎。

球磨后的粗粉与微粉经分级机将进行分离，然后，通过旋风分离器收集微粉，得到的疏水性石英微粉平均粒径为1～75μm。

所选的石英矿原料经破碎机粗碎后，石英粗粉的粒径优选为2～10mm，进一步优选为4～6mm。

所述的含氟有机硅偶联剂的主要作用为增加石英微粉的疏水性和分散性。

含氟有机硅偶联剂经喷雾装置喷洒的速度为2～8mL/min，当喷雾速度小于2mL/min时，硅烷偶联剂的接枝度将偏小，导致石英微粉的疏水性和分散性达不到要求；当喷雾速度大于8mL/min时，硅烷偶联剂将有部分不能完全接枝到石英微粉表面，导致原料浪费，成本增加。

所述的喷洒速度更优选4～6mL/min。

石英粗粉在搅拌的状态下喷洒含氟有机硅偶联剂，以提高含氟有机硅偶联剂喷洒的均匀性。

所述的含氟有机硅偶联剂是指普通有机硅烷偶联剂的烷烃链中部分或全部氢原子被氟原子取代。由于氟原子极高的电负性和极低的表面能，经含氟改性的材料通常都表现出优异的疏水性。本发明所使用的含氟有机硅偶联剂从哈尔滨雪佳氟硅化学有限公司购买，可以是三氟乙基三甲氧基硅烷，七氟丁基三甲氧基硅烷，十二氟烷基三甲氧基硅烷，十三氟辛基三甲氧基硅烷等，其每个分子中所含氟原子数优选为3～17个，进一步优选为7～13个。

上述工艺所生产的疏水性石英微粉，其平均粒径为1～75μm，经分级机分离，可根据不同的粒径需求的得到不同规格的产品。

所述的疏水性石英微粉中，含氟有机硅烷偶联剂的质量百分含量为0.2%～3%，产品具有较强的疏水性和良好的分散性。

将所述的疏水性石英微粉用作环氧树脂的填料，制备疏水性环氧树脂产品。

发明的有益效果

本发明与现有技术相比，具有以下优异效果：