Barit, yüksek yoğunluk, kararlı kimyasal özellikler, toksik olmama ve güçlü radyasyon emilimi avantajlarına sahiptir ve yaygın olarak kullanılmaktadır. Yüzey modifikasyonu, performansını iyileştirmek ve uygulama aralığını genişletmek için önemli bir araç haline gelmiştir.
Barit yenilenemeyen bir kaynaktır. Baritin ana bileşeni BaSO₄'dir. Teorik bileşimiyle karşılaştırıldığında, doğal barit izomorfik ikame nedeniyle az miktarda Sr, Pb ve Ca da içerir. Barit, ortorombik kristal sistemine sahip bir sülfat mineralidir. Fiziksel ve kimyasal özellikleri nispeten kararlıdır. Su ve hidroklorik asitte çözünmesi zordur. Yüksek yoğunluk, iyi doldurma kabiliyeti, toksik olmama, manyetizma olmaması, güçlü radyasyon emilimi ve iyi optik özellikler gibi avantajlara sahiptir. Önemli bir inorganik kimyasal üründür ve diğerlerinin yanı sıra petrokimya, yapı malzemeleri, plastikler, kaplamalar, kauçuk ve otomotiv fren balatası endüstrilerinde yaygın olarak kullanılır.
Barit dolgu maddesi olarak kullanıldığında, inorganik/polimer kompozit malzemelerin işleme performansını, fiziksel özelliklerini ve kimyasal kararlılığını iyileştirebilir. Bu, reçine miktarını ve genel maliyeti önemli ölçüde azaltır. Ancak, baritin hidrofilik yapısı, organik polimer matrislerle arayüz özelliklerindeki fark ve yüzey etkilerinin varlığı nedeniyle. Baritin organik malzemelerde eşit şekilde dağılması zordur. Barit ve polimer arasındaki bu fiziksel ve kimyasal özellik farkı, kompozit malzemenin genel performansını etkileyebilir. Şu anda en etkili çözüm, baritin yüzey modifikasyonudur. Bu, bir modifiye edicinin yüzeyinde bir adsorpsiyon tabakası veya tek katmanlı film oluşturmasına olanak tanır. Bu, yüzey özelliklerini değiştirir, organik malzemelerle dağılabilirliği ve uyumluluğu iyileştirir. Ve bu, uygulama aralığını genişletir ve ürünün katma değerini artırır.
Baritin yüzey modifikasyonu ve dolgu maddesi olarak kullanımı yaygın olarak incelenmiştir. Mevcut yüzey modifikasyon yöntemleri nelerdir? Farklı barit türlerinin ve bunların özel uygulamalarının ihtiyaçlarını karşılamak için uygun bir modifikasyon yöntemi nasıl seçilebilir?
Günümüzde barit için başlıca yüzey modifikasyon yöntemleri arasında yüzey kimyasal kaplama, mekanokimyasal işlem ve kimyasal biriktirme yer almaktadır.
1. Yüzey Kimyasal Kaplama Yöntemi
Yüzey kimyasal kaplama yöntemi, kimyasal etkileşimleri kullanarak modifiye edicileri parçacık yüzeylerine düzgün ve kararlı bir şekilde kaplar ve böylece parçacıkların yüzey özelliklerini değiştirir.
Xiao Qin ve arkadaşları, bir değiştirici olarak sodyum dodeasil sülfat kullandılar. Değişiklikten sonra, barit parçacıklarının yüzeyinde bir kaplama oluştu. Çalışma, baritin kerosendeki sedimantasyon hızının ve hacminin büyük ölçüde azaldığını buldu. Doğası hidrofilikten lipofiliğe değişti ve temas açısı 150,8°'ye çıktı. Zhou Hong ve arkadaşları da bu yöntemi baritin hidrofobisitesini ayarlamak için kullandılar. Yöntem, kerosendeki dağılabilirliğini iyileştiriyor ve parçacık boyutunu ve kümeleşmeyi azaltıyor. Bu, barit yüzeyindeki doymamış katyonların stearat ve sodyum oleat iyonlarıyla reaksiyona girerek uzun hidrokarbon zincirlerine sahip organik bir kaplama oluşturmasına bağlandı.
Yüzey değiştirici ya baritin yüzeyine adsorbe edilir ya da kimyasal bağlar oluşturmak için yüzey hidroksil gruplarıyla reaksiyona girer ve organik bir kaplama oluşturur. Bu, sterik itme veya elektrostatik kuvvetler yoluyla parçacık kümelenmesini önler ve böylece dağılabilirliği iyileştirir. Bu yöntem daha karmaşık olsa da daha etkilidir. Bu nedenle, büyük ölçekli uygulamayı mümkün kılmak için daha fazla proses optimizasyonu ve kaplama verimliliğinde iyileştirmeler gereklidir.
2. Mekanokimyasal Yöntem
Mekanokimyasal yöntem, öncelikle parçacık yüzeyini aktive etmek için mekanik kuvvetten yararlanır, parçacıklar ve modifiye edici arasındaki kimyasal reaksiyonları teşvik ederek yüzey kaplaması elde eder.
Huang Xiangyang ve diğerleri, polimer dağıtıcıyı ve barit ham maddesini birlikte öğütmek için ıslak bilyalı öğütme yöntemini uyguladılar. Mekanik kuvvet altında, tozun parçacık boyutu azaldı ve yüzeydeki aktivasyon bölgeleri, dağıtıcının barit yüzeyinde polimerizasyonunu kolaylaştırdı. Bu, ihtiyaç duyulan başlatıcı miktarını azalttı ve ince parçacık boyutuna ve yüksek dağılabilirliğe sahip aktif barit tozu ile sonuçlandı, kaplamaların dağılabilirliğini ve kararlılığını önemli ölçüde iyileştirdi.
Chen Youshuang ve diğerleri, yüksek hızlı bir karıştırıcının mekanik kuvvetini kullanarak baritin yüzeyine stearik asit kaplamayı başardılar. Deneyleri, kauçukta yeni bir takviye malzemesi olarak karbon siyahının yerini alabilecek aktif barit tozu üretti. Çalışmaları, uygun miktarda aktif barit eklemenin barit/kauçuk kompozitlerinin mekanik özelliklerini iyileştirdiğini buldu. Bu iyileştirme, mekanokimyasal modifikasyonun parçacık kümelenmesini önleme yeteneğine atfedilir. Ayrıca polimer matrisi içinde dağılabilirliği ve uyumluluğu da iyileştirir.
Wang ve diğerleri, mekanokimyasal ıslak öğütme yoluyla barit/TiO₂ kompozit malzemeleri hazırladı. Sonuçlar, ıslak öğütme sırasında açığa çıkan mekanik enerjinin barit yüzeyine titanyum dioksit kaplamasını desteklediğini gösterdi. Kaplama etkinliği, eş öğütme hızı ve süresi gibi faktörlerden etkilenmiştir. Optimum koşullar altında, barit/TiO₂ kompozitlerinin pigment özelliklerinin saf TiO₂'ninkilerle karşılaştırılabilir olduğu bulunmuştur.
Baritin Mekanokimyasal Modifikasyon Mekanizması:
Bu yöntem, toz parçacıklarının yüzey serbest enerjisini kasıtlı olarak etkinleştirmek için esas olarak ultra ince öğütme ve diğer yoğun mekanik kuvvetlere dayanır. Bu, yüzey yapısını ve özelliklerini değiştirir, kafes bozulmasına ve çıkıklığına neden olur. Değiştiricilerle reaktiviteyi artırır, toz aktivitesini iyileştirir, daha düzgün parçacık dağılımı sağlar ve matrisle arayüz bağını güçlendirir. Mekanokimyasal modifikasyon süreci nispeten basit ve uygun maliyetlidir ve halihazırda yaygın pratik uygulama görmüştür.
Özellikle daha büyük parçacık boyutlarına sahip barit için uygundur. Ancak nano boyutlu barit için tek bir mekanokimyasal modifikasyon yönteminin kullanılmasının etkinliği sınırlıdır. Bu nedenle, gelecekteki geliştirme toz ve modifikatör arasındaki etkileşimlerin tekdüzeliğini iyileştirmeye odaklanmalıdır. Bu, gerekli modifikatör miktarını azaltır, birleşik modifikasyon teknikleri aracılığıyla kaplama etkinliğini artırır ve yeni ekipmanlar sunar. Jet değirmenleri ve petek karıştırıcılar gibi - süreci basitleştirmek, enerji tüketimini düşürmek ve çevre dostu olmayı artırmak için.
3. Kimyasal Biriktirme Yöntemi
Kimyasal biriktirme yöntemi, bir parçacık süspansiyonuna bir değiştirici veya çökeltici eklemeyi içerir, bu da reaksiyona girer ve parçacık yüzeyine çöker. Çökelmeden sonra, yıkama, filtreleme, kurutma ve kalsinasyon gibi işlemler parçacık yüzeyinde sıkıca bir kaplama oluşturmak için kullanılır. Bu yöntem, parçacıkların optik, elektriksel, manyetik ve termal özelliklerini geliştirir.
Hu Xinghang ve diğerleri, iki modifiye edilmiş toz bulamacını karıştırarak, çalkalayarak, filtreleyerek, kurutarak ve öğüterek bir barit/titanyum dioksit kompozit pigmenti hazırladı. Sonuçlar, hidrofobik düzenlemeden sonra barit yüzeyinin TiO₂ parçacıklarıyla düzgün bir şekilde kaplandığını gösterdi. Elde edilen kompozit pigment, saf titanyum dioksite kıyasla yağ emilimi ve gizleme gücü sergiledi ve bir ikame pigment olarak kullanılabilirdi.
Zhou ve diğerleri, hidroliz ve çökelmenin bir hidroliz kompleksi oluşturduğu kimyasal çökeltme yönteminde bir TiOSO₄ çözeltisi kullandı. Kirliliğin giderilmesi, kurutulması ve kalsinasyonu sonrasında barit/TiO₂ kompozit parçacıkları elde edildi. Çalışma, barit ve TiO₂'nin kimyasal etkileşimler yoluyla güçlü bir şekilde bağlandığını buldu. Bu, TiO₂'ye benzer pigment özellikleri gösteren, düzgün ve yoğun bir yapıya sahip kompozit tozlar ile sonuçlanır.
Baritin Kimyasal Biriktirme Modifikasyon Mekanizması:
Bu yöntem esas olarak, bir veya daha fazla kaplama tabakası oluşturarak barit parçacıklarının yüzeyine değiştiricileri biriktirmek için kimyasal reaksiyonlara dayanır. Kaplama, parçacıkların yüzey aktivitesini azaltır, kümeleşmeyi önler ve baritin çeşitli ortamlarda dağılabilirliğini ve kararlılığını iyileştirir. Bu yöntem özellikle inorganik yüzey değiştiriciler için uygundur. Ancak, reaksiyon sürecini kontrol etmek zordur ve tekdüze bir kaplama elde etmek hala bir zorluktur. Bu nedenle, sürecin kontrol edilebilirliğini artırma amacıyla, biriktirme tekdüzeliğini etkileyen süreç parametrelerini ve altta yatan mekanizmaları keşfetmek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.
Barit için üç yüzey modifikasyon yöntemi arasında, kimyasal yüzey kaplama yöntemi nispeten karmaşık bir süreci içerir. Mekanokimyasal yöntem esas olarak daha büyük parçacık boyutlarına sahip barit için uygundur. Kimyasal biriktirme yöntemi, proses kontrolünde zorluklarla karşı karşıyadır. Sonuç olarak, birden fazla tekniği birleştiren kompozit modifikasyon yöntemleri, umut vadeden bir geliştirme yönü olarak ortaya çıkmaktadır. Bireysel modifikasyon süreçlerinin sınırlamalarını telafi edebilirler.
Epic Powder Hakkında
Sektörde köklü bir marka olarak, Epik Toz Makinaları müşteri odaklılığa, kaliteye ve yeniliğe kendini adamıştır. Uzun vadeli başarınız için güvenilir ortağınızız.
Verimli, enerji tasarruflu ve çevre dostu toz işleme çözümleri için Epic Powder'ı seçin!
Ürünlerimiz hakkında daha fazla bilgi edinmek için bizimle iletişime geçin!
