重晶石粉應用領域主要用途:石油鉆探 油氣井旋轉鉆探中的環(huán)流泥漿加重劑冷卻鉆頭,帶走切削下來的碎屑物,潤滑鉆桿,封閉孔壁,控制油氣壓力,防止油井自噴。
重晶石主要用于石油、化工、油漆、填料等工業(yè)部門,其中80~90%用作石油鉆井中的泥漿加重劑。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鋇,產品主要用于石油天然氣鉆井泥漿的加重劑,生產立德粉或作為X射線的屏蔽劑用于醫(yī)學、原子能工業(yè)、車輛制動材料、包裝帶、油漆、醫(yī)院防輻射重力墻等行業(yè)。
重晶石粉屬于無機礦物,即使將其白度增加,其與油漆或涂料等的有機物或高分子聚合物材料在化學結構和物理形態(tài)上存在差異,兩者的表面性質不同導致其相容性和親和性會有差別,在作填充料時,很難均勻分散而影響復合材料的機械性能,從而難以發(fā)揮無機填料的功能性、表面活性和小尺寸等優(yōu)良特性,影響其在油漆或涂料等領域的應用。
粉末的表面改性是指需要改變粉末表面的物理和化學性質,以滿足現代新材料的發(fā)展,適應新技術和新工藝。粉末的表面改性技術在中國的發(fā)展始于20世紀80年代。天然重晶石粉體表面改性是指通過物理、化學、機械和其他方法進行的粉末表面的處理,根據不同的應用需要改變重晶石表面的物理化學性質,或它以一種新的功能,以滿足現代化新材料、新工藝和新技術的發(fā)展應用。
物理涂層是在粉末表面處理或樹脂等對粉末表面進行的處理。物理涂層改性過程中應用冷、熱兩種方法可實現。主要影響因素的顆粒形狀表面積,孔隙度,涂布劑,涂覆過程等的表面涂層處理效果?;瘜W涂層是指被吸附的表面上的無機粉末或顆粒的表面上的化學反應,采用涂覆與有機化合物中的官能團顆粒與表面改性的方法。目前高能量表面改性技術復雜、成本高,很難實現大規(guī)模工業(yè)化。
天然重晶石粉的表面改性技術分為濕式和干式兩種方法。干法改性工藝是指在干燥狀態(tài)下的粉末或干燥后的分散體的表面改性,同時添加表面改性劑,在一定溫度下進行表面改性過程。無機粉末的表面物理涂覆、化學包覆、機械化學和部分膠囊化改性常用這種工藝。濕法改性過程中固定比或漿液的固體含量為添加表面改性劑和添加劑,在粉末表面的攪拌和溫度條件下的變形過程。濕法工藝中通常使用的反應罐,包覆改性后的過濾和脫水。通過該方法改性的沉淀反應包覆的無機表面改性劑的使用。
重晶石粉廣泛用做涂料、橡膠和塑料的填料,但由于表面的親水性,使其在有機體系中的應用受到一定的限制,因此要進行表面改性,以改善其在有機體系中的分散性和應用效果。
偶聯劑的一部分基團通過強化學鍵與無機超細顆粒表面官能團結合;另一部分基團與有機高聚物發(fā)生化學反應或物理結合,使得性質完全不同的礦物與有機高分子聚合物牢固的結合在一起。經偶聯劑表面改性的超細硫酸鋇作為涂料的填料,可提高復合涂料的抗震性、抗沖擊能力、強度和剛度等力學性能。常用的偶聯劑有:硅烷類、硼酸脂類、鋁酸酯類、鈦酸酯類等。
超分散劑是一種新型水溶性聚合物分散劑,能夠和硫酸鋇顆粒表面羥基通過氫鍵結合成吸附層或者物理作用包裹在硫酸鋇顆粒表面,降低顆粒表面張力和表面能。
超分散劑主要是通過改變顆粒表面靜電力大小或產生空間位阻效應使分散體系穩(wěn)定,抑制顆粒間的作用,改善顆粒間的團聚。
常用的超分散劑:聚酯類分散劑、低聚皂分散劑、水溶性高分子分散劑等。