O Processo Compósito de Moagem Úmida de Caulim Calcinado e Dióxido de Titânio

O compósito físico mecânico de caulim calcinado e dióxido de titânio foi conduzido usando um método de moagem ultrafina úmida. Este estudo investigou os efeitos das condições do processo de moagem de compósitos sobre as propriedades físicas, tais como alvura e poder de cobrimento, do material em pó compósito caulim/dióxido de titânio calcinado através de experimentos ortogonais e monofatoriais. Os resultados indicam que a razão composta, o tempo de moagem, o pH e a fração mássica da suspensão são os principais fatores que influenciam o efeito do revestimento. Sob condições de uma proporção de 50:50 de caulim calcinado/dióxido de titânio, 10 minutos de tempo de moagem, pH de 5 e fração mássica de 50% de caulim em suspensão, o pó compósito produzido coincide com o dióxido de titânio nos principais indicadores de desempenho físico e pode ser usado como um material substituto para o dióxido de titânio.

IntroduçãoO dióxido de titânio é um pigmento branco amplamente utilizado e de alto desempenho em várias indústrias, como revestimentos, plásticos, fabricação de papel, tinta, borracha, fibras químicas e cosméticos. Com o aumento da demanda por dióxido de titânio, seu desequilíbrio entre oferta e demanda tornou-se proeminente. Devido ao investimento significativo necessário para pesquisa, desenvolvimento e produção de dióxido de titânio, juntamente com a pesada carga ambiental no processo de produção, há' é um esforço entre cientistas e usuários para desenvolver materiais alternativos com custos de produção mais baixos e impacto ambiental, tendo níveis de desempenho próximos ao dióxido de titânio.

Este estudo utilizou o método de moagem úmida para compor mecanicamente fisicamente caulim calcinado ultrafino com dióxido de titânio, preparando materiais pós compósitos com granulometria, alvura, poder de cobertura e outros principais indicadores de desempenho físico semelhantes ao dióxido de titânio.

Avaliação do Efeito Amostra, Método e RevestimentoAmostraO dióxido de titânio foi obtido de uma empresa de dióxido de titânio em Liaoning, com indicadores físicos primários incluindo alvura de 96,5, tamanho de partícula D10=0,14μm, D50=0,70μm, D97=2,40μm e poder de cobertura de 23,35g/m². O caulim calcinado ultrafino foi obtido de uma empresa de caulim na Mongólia Interior, com indicadores físicos primários incluindo alvura de 96,3, tamanho de partícula D10=0,18μm, D50=0,9μm, D97=2,96μm e poder de cobertura de 181,88g/m². Meios de moagem: esferas de zircônia estabilizadas com ítria com densidade de 6.0.MethodExperimentos foram conduzidos usando o moinho de areia horizontal Mi.nI_Zeta fabricado pela Netch (Shanghai) Instruments Co., Ltd. Inicialmente, uma suspensão de dióxido de titânio com uma certa fração de massa foi moída para um tamanho de partícula específico. Em seguida, ajustando-se o pH, foi adicionada certa quantidade de dispersante e uma certa fração mássica de suspensão ultrafina de caulim calcinado para moagem do composto, seguida de secagem e dispersão do produto composto. Método de caracterizaçãoA distribuição granulométrica foi analisada usando o analisador centrífugo de granulometria de sedimentação BT-1500 produzido pela Dandong Best Instruments Co., Ltd. A brancura foi medida usando o medidor de alvura tipo DN-B produzido pela Hangzhou Gaohui Automation Instrument Co., Ltd. O poder de cobertura das amostras foi medido usando uma placa de vidro de grade preta e branca.

Resultados e DiscussãoExperimento OrtogonalOs resultados do experimento ortogonal de três níveis e análise de quatro fatores (fração mássica de caulim, pH, tempo de moagem, razão de massa composta) são apresentados na Tabela 1. É' s evidente que a sequência de significância de cada fator que afeta os resultados experimentais (poder de cobertura) é a razão de massa composta > pH > fração mássica de caulim > tempo de moagem. O poder de cobertura do produto revestido é melhor em uma fração de massa de lama de 50%, pH entre 5 e 6 e uma relação de massa composta de 50:50. O tempo de moagem tem um impacto insignificante na potência de cobertura. Processo Composto de Moagem Úmida de Caulim Calcinado e Dióxido de Titânio

Experimento de fator únicopHAt uma fração de massa de lama de caulim de 50%, uma relação de massa composta de 50/50, e um tempo de moagem de 10 minutos, o impacto do pH na alvura e poder de cobertura do pó compósito é mostrado na Figura 1.A partir da Figura 1, it' s observaram que a alvura da amostra aumenta gradualmente com o pH de 3 a 7, enquanto o poder de cobertura é ótimo em pH=5. Verificando o potencial Zeta do caulim e do dióxido de titânio em diferentes níveis de pH, ele' s observou que, neste pH, os potenciais Zeta de ambos os minerais são opostos e têm uma grande diferença, indicando forte adsorção eletrostática. Assim, pH=5 é preferível.

Fração de massa de lama de caulimEm pH=5, com um tempo de moagem de 10 minutos e uma relação de massa composta de 50/50, o impacto da fração de massa de lama de caulim no tamanho da partícula e no poder de cobertura do pó compósito é mostrado na Figura 2.

Da Figura 2, ele' s observaram que a fração de massa tem um impacto mínimo na alvura, enquanto o poder de cobertura mostra uma mudança suave entre 30% e 50%. Considerando a questão do uso da água, 50% parece mais adequado. Tempo de moagemEm uma fração de massa de lama de caulim de 50%, pH = 5 e uma relação de massa composta de 50/50, o impacto do tempo de moagem na alvura e poder de cobertura do pó compósito é mostrado na Figura 3.Processo composto de moagem úmida de caulim calcinado e dióxido de titânio

Da Figura 3, ele' s visto que o tempo de moagem tem pouco efeito sobre a brancura, enquanto o poder de cobertura é ideal em um tempo de moagem de 10 minutos. Razão de massa compostaEm pH=5, um tempo de moagem de 10 minutos e uma fração de massa de lama de caulim de 50%, os resultados experimentais para razões de massa composta (caulim calcinado g/dióxido de titânio g) de 80/20, 70/30, 60/40, 50/50 e 40/60 são mostrados na Figura 4. Da Figura 4, ele' s observaram que a razão de massa composta tem impacto mínimo sobre a brancura. A potência de cobertura apresenta pouca variação entre 70/30 e 40/60, sendo que 50/50 apresentou o melhor desempenho. Sob uma proporção de 50/50, o produto composto' s tamanho da partícula é D50=0,59μm, D97=2,10μm, melhorando significativamente o poder de cobertura em comparação com o caulim sozinho e quase igualando o poder de cobertura de 100% de dióxido de titânio.

A Figura 5 ilustra que o poder de cobertura das amostras de ensaio expandido de 70/30 a 50/50 em comparação com o dióxido de titânio segue uma tendência semelhante às amostras de ensaio pequenas, atingindo o máximo em 50/50. Além disso, o poder de cobertura do produto 70/30 melhora significativamente quando comparado à amostra original de caulim.

Conclusão. Os resultados do experimento ortogonal indicam que os principais fatores que afetam as propriedades físicas do material compósito caulim/dióxido de titânio calcinado são a razão de massa do compósito, o tempo de moagem, o pH e a fração mássica da suspensão.b. As condições ideais do processo de moagem composta são: relação de massa composta = 50/50, tempo de moagem = 10 minutos, pH = 5, fração de massa de suspensão = 50%. Nessas condições, o material em pó compósito caulim/dióxido de titânio calcinado corresponde às principais propriedades físicas do dióxido de titânio e pode ser usado como substituto em certos campos de aplicação.c. Os resultados dos testes de aumento de escala em laboratório são consistentes com experimentos em pequena escala.