國際高嶺土市場(chǎng)比較分散,,一般情況下,,經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家,高嶺土用量比較大,。據(jù)統(tǒng)計(jì),,近年來高嶺土在日本需求量為130 萬t/a,加拿大70 萬t/a,,東南亞國家85 萬t/a,。全球高嶺土產(chǎn)地主要在美國,、英國、巴西,、澳大利亞,、捷克等國,產(chǎn)量基本穩(wěn)定在4000 萬t 左右,。由于高嶺土的片狀結(jié)構(gòu),,可以保證紙張的平滑度、光澤等達(dá)到質(zhì)量指標(biāo),,所以高嶺土是造紙工業(yè)的主要顏料之一,。高嶺土屬于不可再生資源,加上其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展,,當(dāng)前世界上用于造紙涂料的高嶺土資源非常緊缺,,價(jià)格也隨之提高。
通常,,高嶺土礦物的形成過程和加工過程均存在著很大差別,,這使其表面性質(zhì)(包括物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì))大不相同,其應(yīng)用范圍縮小,。因此,,要使高嶺土適應(yīng)各種行業(yè)的需求,就要開發(fā)出多種不同的表面改性方法,,拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域和范圍,。近來高嶺土的改性與綜合利用,成果顯著,、發(fā)展飛速,,年用量以較大幅度增長。
1 高嶺土的改性
(1)煅燒法改性
高嶺土經(jīng)過煅燒過程脫去水分以及其他易揮發(fā)物質(zhì),,由此達(dá)到純度,、白度、表面性能,、加工性能,、晶體結(jié)構(gòu)等方面均有所改善的目的。高嶺土煅燒后密度變小,、白度增高,、比表面積變大、吸油性能增強(qiáng),,另外,,其覆蓋性、抗磨性,、絕緣性及熱穩(wěn)定性都得到相應(yīng)的提高,。
(2)偶聯(lián)劑改性
偶聯(lián)劑可與高嶺土表面上的活性基團(tuán)發(fā)生相互作用,,從而改變高嶺土的某些性能。其方法主要有濕法處理和干法處理兩種,。濕法處理,,在偶聯(lián)劑溶液中加入高嶺土粉末,一定溫度下粉末將與溶劑發(fā)生分離,, 再將粉末進(jìn)行干燥處理;干法處理,,在高速混合攪拌器中加入高嶺土粉末,,一定溫度下攪拌混合并烘干,接著緩慢加入偶聯(lián)劑與助劑,,并繼續(xù)攪拌混合一段時(shí)間,,便可得到改性后的高嶺土粉料。
濕法與干法相較,,濕法雖然可使物料混合更加均勻,,但是其溶劑用量較大、工藝工程繁雜,、加工成本偏高,,現(xiàn)已很少為工業(yè)所利用。目前應(yīng)用的偶聯(lián)劑種類非常多,,如鋯類,、硅烷類、鈦酸酯類,、鋁鈦復(fù)合型,、胺和脂肪酸表面活性劑類等。
(3)包膜法改性
包膜法是將有機(jī)物或無機(jī)物覆蓋于高嶺土粉粒表面,,從而達(dá)到提高高嶺土性能的方法,。這種方法方便簡潔、更具有實(shí)用性價(jià)值,,通�,?梢杂脕硖幚硪恍⿲�(duì)高嶺土本身要求不高的產(chǎn)品。
(4)化學(xué)接枝改性
化學(xué)接枝,,在一定條件下,,高嶺土表面的活性氫氧基可形成化學(xué)鍵或被基團(tuán)取代,從而使高嶺土的表面改性,。通過選取適當(dāng)?shù)慕又w與改性條件,,便可以達(dá)到所需要的改性目的。改性后高嶺土的性能明顯有所提高,,在精細(xì)化專用化產(chǎn)品的生產(chǎn)加工方面,,化學(xué)接枝法優(yōu)勢(shì)非常大,,通常被應(yīng)用于高嶺土深加工和新產(chǎn)品開發(fā)的研究領(lǐng)域。
2 改性后高嶺土的應(yīng)用
(1)改性高嶺土在涂料中的應(yīng)用
高嶺土由于其色白,、價(jià)廉,、流動(dòng)性良好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,、表面陽離子交換量大,,因此很早就被用作為涂料和油漆的填料。用于涂料的高嶺土一般有水洗超細(xì)高嶺土和煅燒超細(xì)高嶺土兩類,。其中煅燒高嶺土是最近幾年剛剛研究開發(fā)出來的,,其作為一種新的功能型添加料,具有良好的白度,、覆蓋性,、柔軟度、耐磨性,、不透明性,、不收縮性等,并在高聚合物中使涂料保持很好的色澤和穩(wěn)定性[9],。高嶺土本身為白色,,用作添加料并沒有覆蓋性,但是如果適量地添加到白色涂料或油漆中,,便可以起到增強(qiáng)光澤的作用,,提高其覆蓋能力。
(2)改性高嶺土在塑料中的應(yīng)用
高嶺土在塑料中作為填料,,能夠代替PP,、PVC、尼龍,、聚酯,、酚醛樹脂中的重質(zhì)CaCO3。這些塑料可用于加工生產(chǎn)地板,、水管等塑料制品[10],。在塑料制品中應(yīng)用改性煅燒高嶺土,可使其表面光滑,,提高其尺寸精度,、變形溫度、抗沖擊強(qiáng)度,、耐化學(xué)腐蝕性等,,并可增加填加量,降低成本[11],。特別是在加工生產(chǎn)強(qiáng)絕緣性電纜塑料制品時(shí),,高嶺土的添加可提高電阻率,,使其性能遠(yuǎn)高于其它無機(jī)物填料。
(3)改性高嶺土在橡膠中的應(yīng)用
一般通過增強(qiáng)橡膠原料中配合劑的分散度與交聯(lián)度,,來改善橡膠原料的品質(zhì)和性能,,通常影響其制品力學(xué)性能的主要因素是填料的結(jié)構(gòu)、粒度,、粒度分布,、物理化學(xué)性質(zhì)等。利用一定的偶聯(lián)劑和適當(dāng)?shù)募庸すに噷o機(jī)填料改性后,,使膠料的表面能有所降低,,而交聯(lián)度和分散度則有所增強(qiáng)。在橡膠中加入高嶺土粉末,,可生成有機(jī)高聚物與無機(jī)物的復(fù)合物材料,使其產(chǎn)品的物理化學(xué)性能均得到改善,,同時(shí)可大大降低成本,,提升產(chǎn)品級(jí)別,提高經(jīng)濟(jì)效益,。