一种新型硫酸钙晶须湿法改性装置及改性方法

摘要

本发属于无机粉体改性技术领域，具体涉及一种新型硫酸钙晶须湿法改性装置及改性方法。本发明装置包括一个改性反应釜，改性反应釜的顶部设置硫酸钙晶须给料口和改性剂液体喷淋口，上部釜体两侧对称设置有出料口，釜体下部一侧设有充气口，在改性反应釜中央设置有搅拌桨；改性的方法是将硫酸钙晶须料浆经硫酸钙晶须给料口送入改性反应釜中，启动搅拌桨，硫酸钙晶须处于悬浮状态，开启改性剂液体喷淋口，同时开启改性反应釜下部的充气口，包覆了改性剂的硫酸钙晶须经出料口排出直接烘干得到硫酸钙晶须改性产品。本发明的新型硫酸钙晶须湿法改性设备及方法简单，改性效率高、易操作，可实现工业化的连续作业。

说明书

技术领域

本发属于无机粉体改性技术领域，具体涉及一种新型硫酸钙晶须湿法改性装置及改性方法。

背景技术

硫酸钙晶须作为一种新型高档功能性无机晶须填料，在塑料、橡胶、聚氨酯、摩擦材料、过滤材料、轻质建材、隔热材料和涂料等领域具有广阔的应用前景。由于硫酸钙晶须比表面积大，表面能高，处于热力学不稳定状态，而且其表面呈强极性，亲水疏油，与有机基体相容性差，直接添加会导致复合材料某些性能下降；因此，必须对硫酸钙晶须进行表面改性，以调节其表面疏水性，降低表面能，增强与有机基体的相容性，从而满足现代新材料、新技术对硫酸钙晶须产品的要求。

目前硫酸钙晶须常用的改性设备是高速共混机，即将硫酸钙晶须干粉体加入高速共混机，通过高速搅拌系统及改性剂喷淋口的改性剂喷淋达到对硫酸钙晶须进行改性剂包覆的目的，该设备存在的问题是不仅改性效率低，而且硫酸钙晶须易被折断。常用的湿法改性设备是普通搅拌槽，改性后固液分离时成本高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种新型硫酸钙晶须湿法改性装置及改性方法，目的是在实现改性剂对硫酸钙晶须有效包覆的同时降低固液分离的成本。

本发明的新型硫酸钙晶须湿法改性装置包括一个改性反应釜，改性反应釜的顶部分别设置有硫酸钙晶须给料口和改性剂液体喷淋口，上部釜体两侧对称设置有出料口，釜体下部一侧设有充气口，在改性反应釜中央设置有搅拌桨，搅拌桨由搅拌桨发动机驱动。

采用上述新型硫酸钙晶须湿法改性装置进行改性的方法按照以下步骤进行：

（1）将硫酸钙晶须料浆经硫酸钙晶须给料口送入改性反应釜中，启动搅拌桨，硫酸钙晶须处于悬浮状态，开启改性剂液体喷淋口对硫酸钙晶须进行喷淋，使改性剂与硫酸钙晶须充分接触，同时开启改性反应釜下部的充气口，充入的空气对硫酸钙晶须料浆进行进一步搅拌使其充分地混合；

（2）包覆了改性剂的硫酸钙晶须黏附在改性反应釜内上浮的气泡层中，经出料口排出，直接烘干得到硫酸钙晶须改性产品；

未来得及改性的硫酸钙晶须由于重力作用向下沉降，与下部充气口充入的空气发生相向逆流碰撞，使得硫酸钙晶须与改性剂继续充分接触，得到改性剂包覆而黏附在气泡上，进而跟随气泡上升至气泡层经出料口排出。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：

（1）本发明的新型硫酸钙晶须湿法改性设备及方法采用在硫酸钙晶须粉体悬浮状态下改性剂喷淋方式改性，能实现将改性剂对硫酸钙晶须的有效包覆，使得改性后硫酸钙晶须的长径比不降低，未改性的硫酸钙晶须长径比为40-60，一般常见干法改性方法采用高速混合机，改性后的硫酸钙晶须长径比降低80-90%，采用本改性设备改性后的硫酸钙晶须长径比只降低10-20%；

（2）本发明的新型硫酸钙晶须湿法改性设备及方法简单，改性效率高、易操作，可实现工业化的连续作业；

（3）本发明的新型硫酸钙晶须湿法改性设备及方法将改性好的包覆了改性剂的硫酸钙晶须上浮至泡沫层，从而从出料口溢出，达到与整体维护改性好的料浆分离的目的，解决了湿法改性中固液分离成本高的问题，从出料口溢出的的改性硫酸钙晶须含水量低，直接烘干就能得到改性硫酸钙晶须产品。

附图说明

图1 是本发明的新型硫酸钙晶须湿法改性装置示意图；

其中：1：搅拌桨发动机；2：硫酸钙晶须给料口；3：改性剂液体喷淋口；4：出料口；5：改性反应釜；6：充气口；7：搅拌桨；

    图2是本发明的湿法改性设备及方法生产出的硫酸钙晶须的SEM照片。

具体实施方式

     下面结合附图对本发明的一个实施例做进一步描述说明：

如图1所示，本发明的新型硫酸钙晶须湿法改性装置，包括一个改性反应釜5，改性反应釜的顶部分别设置有硫酸钙晶须给料口2和改性剂液体喷淋口3，上部釜体两侧对称设置有出料口4，釜体下部一侧设有充气口6，在改性反应釜中央设置有搅拌桨7，搅拌桨由7搅拌桨发动机1驱动。

本实施例中硫酸钙晶须浆料浓度在10-20%wt，改性剂加入比例为600-1000g/t(每吨硫酸钙晶须加600~1000克改性剂），不同改性剂，用量不一样。

采用图1所示的新型硫酸钙晶须湿法改性装置进行改性的方法按照以下步骤进行：

（1）将硫酸钙晶须料浆经硫酸钙晶须给料口2送入改性反应釜5中，在搅拌桨7的搅拌下，处于悬浮状态，开启改性剂液体喷淋口对硫酸钙晶须进行喷淋，改性剂微小液滴与悬浮态的硫酸钙晶须充分混合，同时开启改性反应釜下部的充气口，充入的空气对硫酸钙晶须料浆进行进一步搅拌使其充分地混合；

（2）包覆了改性剂的硫酸钙晶须疏水性增强，易于气泡黏附，从而跟随上升的气泡进入泡沫层从出料口4溢出，直接烘干得到硫酸钙晶须改性产品；

未来得及包覆改性剂的硫酸钙晶须由于疏水性未得到改善，不易于气泡黏附，由于重力作用向下沉降，与下部充气口充入的空气发生相向逆流碰撞，使得硫酸钙晶须再次与改性剂继续充分接触，得到改性剂包覆而黏附在气泡上，进而跟随气泡上升至气泡层经出料口排出。

如此循环往复，形成了连续包覆上浮-未包覆下沉的涡流循环连续过程，使得本发明的新型硫酸钙晶须湿法改性系统改性效率高、且不降低改性产品的长径比，制备出的硫酸钙晶须产品的SEM图如图2所示，采用显微镜镜下观察统计计算得出未改性的硫酸钙晶须长径比为40-60，而一般常见干法改性方法采用高速混合机，改性后的硫酸钙晶须长径比降低80-90%，采用本改性设备改性后的硫酸钙晶须长径比只降低10-20%。

实现改性剂对硫酸钙晶须的有效包覆，是通过活化指数的测量而定的，本实施例中测得改性前硫酸钙晶须活化指数为0，即1g硫酸钙晶须全部沉入水底，改性后硫酸钙晶须活化指数为0.7-0.99，即1克产品中有0.7-0.99克疏水而漂浮在水上方。