重晶石主要用于石油、化工、油漆、填料等工业部门,其中80~90%用作石油钻井中的泥浆加重剂。表3列出了它的主要用途。重晶石粉:重晶石粉又名天然硫酸钡,产品主要用于石油天然气钻井泥浆的加重剂,生产立德粉或作为X射线的屏蔽剂用于医学、原子能工业、车辆制动材料、包装带、油漆、医院防辐射重力墙等行业。
重晶石粉,又称硫酸钡粉,化学组成为BaS04,晶体属正交(斜方)晶系的硫酸盐矿物,具有密度大、化学性质和热学性质稳定等特点,主要用于石油、化工、油漆、填料、造纸、橡胶、塑胶等工业部门。天然的重晶石主要成分是硫酸钡(BaS04),并且含量不低,可以达到95%以上。但由于其含有铁等致色物,使重晶石的颜色较差,白度不足。
现有技术中,关于重晶石的提纯增白技术,已经做了大量的工作,如采用硫酸与重晶石粉反应,或采用盐酸与重晶石粉反应,可以适当提高重晶石的白度,但是硫酸或盐酸处理存在腐蚀性大,环保性低,废液不易处理的问题。
粉末的表面改性是指需要改变粉末表面的物理和化学性质,以满足现代新材料的发展,适应新技术和新工艺。粉末的表面改性技术在中国的发展始于20世纪80年代。天然重晶石粉体表面改性是指通过物理、化学、机械和其他方法进行的粉末表面的处理,根据不同的应用需要改变重晶石表面的物理化学性质,或它以一种新的功能,以满足现代化新材料、新工艺和新技术的发展应用。
改性通常使用金属粉末的表面改性,如硅烷,钛酸盐,铝酸盐,锆铝酸盐,有机铬等偶联剂,有机盐和其他类型的表面活性剂,磷酸酯,不饱和有机酸,水溶性聚合物。因此选择的范围大,实现应用时要考虑表面性能,改性的产品的质量要求,使用表面改性技术,表面改性剂的成本等因素等。
重晶石粉广泛用做涂料、橡胶和塑料的填料,但由于表面的亲水性,使其在有机体系中的应用受到一定的限制,因此要进行表面改性,以改善其在有机体系中的分散性和应用效果。
采用表面活性剂对重晶石粉进行表面改性,可显著降低其表面能。同时,表面活性剂分子的长链烃基增加了颗粒与颗粒之间的空间位阻,防止颗粒之间的相互接近,避免颗粒因碰撞聚沉,阻止或减轻粉体团聚,提高其在有机材料中的分散性和亲和性。表面活性剂种类很多,主要包括阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型表面活性剂。如:脂肪酸(盐)类、磷酸酯类、甲基油酸氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化按等。
偶联剂的一部分基团通过强化学键与无机超细颗粒表面官能团结合;另一部分基团与有机高聚物发生化学反应或物理结合,使得性质完全不同的矿物与有机高分子聚合物牢固的结合在一起。经偶联剂表面改性的超细硫酸钡作为涂料的填料,可提高复合涂料的抗震性、抗冲击能力、强度和刚度等力学性能。常用的偶联剂有:硅烷类、硼酸脂类、铝酸酯类、钛酸酯类等。
超分散剂是一种新型水溶性聚合物分散剂,能够和硫酸钡颗粒表面羟基通过氢键结合成吸附层或者物理作用包裹在硫酸钡颗粒表面,降低颗粒表面张力和表面能。
超分散剂主要是通过改变颗粒表面静电力大小或产生空间位阻效应使分散体系稳定,抑制颗粒间的作用,改善颗粒间的团聚。
常用的超分散剂:聚酯类分散剂、低聚皂分散剂、水溶性高分子分散剂等。