中國(guó)粉體網(wǎng)訊 高嶺土作為無(wú)機(jī)礦物填料具有廣泛的應(yīng)用，但是由于高嶺土礦物的形成條件及開(kāi)采加工方法的差異,，導(dǎo)致其表面性能（物理性質(zhì)如表面能,、表面積、表面形態(tài)等,；化學(xué)性質(zhì)如表面官能團(tuán),、晶體結(jié)構(gòu)等）有很大差別，使得高嶺土的應(yīng)用范圍具有局限性,。因此研究,、開(kāi)發(fā)不同的高嶺土表面改性方法，使其適應(yīng)在不同行業(yè)中的應(yīng)用要求,，是擴(kuò)大高嶺土應(yīng)用范圍及改善其應(yīng)用效果的重要手段,。
1.高嶺土表面改性目的
高嶺石晶體結(jié)構(gòu)
高嶺土表面改性的目的主要是改變高嶺土表面的極性，使其由親水性變?yōu)槭杷�,，改善其與非極性聚合物之間的相容性,。高嶺土表面的結(jié)構(gòu)官能團(tuán)有：-Si(Al)-OH，-Si-O-Al-和-Si(Al)-O,，這些活性點(diǎn)是對(duì)高嶺土進(jìn)行表面改性的基礎(chǔ),。
2.高嶺土表面改性方法
煅燒法
煅燒使高嶺土脫去水和揮發(fā)性物質(zhì)，其目的在于提高高嶺土的純度,、白度,、改變其表面、晶體結(jié)構(gòu)及加工性能等。煅燒改性高嶺土適宜用于涂料,、油漆,、電纜等的填料。
高嶺土在不同溫度下煅燒,，其變化方程式如下所示：
偶聯(lián)劑處理法
偶聯(lián)劑處理是利用高嶺土表面的活性基團(tuán)與偶聯(lián)劑間的相互作用,，從而達(dá)到改變高嶺土表面性質(zhì)的目的。偶聯(lián)劑的使用方法主要有整體摻和法和預(yù)處理法兩種,。其中,，預(yù)處理法根據(jù)處理過(guò)程中偶聯(lián)劑和無(wú)機(jī)填料混合的方式又可分為干法和濕法。
干法處理改性是在一定溫度條件下,，將高嶺土粉料置于高速攪拌的混合容器中,，將溶有偶聯(lián)劑的溶劑慢慢加入，攪拌一段時(shí)間后就可制得改性高嶺土填料,，此方法簡(jiǎn)單靈活,，且完全省去了脫水和干燥過(guò)程，常作為普遍的改性方法,。
濕法偶聯(lián)劑處理改性高嶺土,，是在一定溫度條件下將高嶺土粉料浸入溶有偶聯(lián)劑的溶液中相互作用一段時(shí)間，然后使高嶺土粉與溶劑分離,，再將粉料進(jìn)行干燥處理。
濕法表面改性工藝
表面包覆改性法
表面包覆改性法是一種較早使用的傳統(tǒng)改性方法,，它是將高聚物等通過(guò)物理吸附或化學(xué)吸附的形式“包覆”在粉體表面而達(dá)到表面改性的方法,。該法簡(jiǎn)便、實(shí)用性強(qiáng),，對(duì)一些使用要求不高的高嶺土產(chǎn)品常采用此法改性,，如硬脂酸包膜高嶺土粉作普通橡膠填料等。
表面反應(yīng)法
表面反應(yīng)法可以直接對(duì)高嶺土進(jìn)行表面改性,，也可通過(guò)表面反應(yīng)先形成可交換離子,，然后進(jìn)行離子交換。表面改性在降低表面能的同時(shí)改善了高嶺土的親油性和反應(yīng)性,，從而達(dá)到了改性的目的,。可根據(jù)需要選擇不同的改性條件,，以達(dá)到不同的改性目的,。在制造精細(xì)化、專(zhuān)用化產(chǎn)品方面,，這種方法具有很大的優(yōu)勢(shì),，是高嶺土深加工的一個(gè)主要方面。
插層法改性
插層改性方法是利用層狀結(jié)構(gòu)粉體顆粒晶體層間較弱的結(jié)合力或者層間含有可交換的陽(yáng)離子等特性，采用化學(xué)反應(yīng)或離子交換等方法改變粉體的層間和界面性質(zhì),。高嶺土不可進(jìn)行陽(yáng)離子交換,，但高嶺土層間存在易形成氫鍵的-OH和Si-O鍵，層間距較小,，只允許部分極性小分子（如HC-ONH2,、CH3CONH2等）通過(guò)，可以將這些極性小分子插入高嶺土層間并破壞其氫鍵,，撐大層間距,，使層間的親水性變?yōu)槭杷裕欣谄渌袡C(jī)物大分子通過(guò)置換過(guò)程進(jìn)入,，使得高嶺土以納米尺度的剝離狀態(tài)分散到各種基體中,。
機(jī)械力化學(xué)法改性
機(jī)械力化學(xué)改性法實(shí)質(zhì)上是借助機(jī)械能激活顆粒和表面改性劑發(fā)生作用，達(dá)到將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的目的,，可通過(guò)強(qiáng)機(jī)械力攪拌,、沖擊、研磨等方法實(shí)現(xiàn),。機(jī)械力化學(xué)改性法采用不同的機(jī)器以及改性工藝,，則粉體的改性效果也不同。
除了上述方法外,，高嶺土表面改性方法還有表面接枝,、粒子表面離子交換、等離子體改性和輻照改性,、堿處理,、凝聚共沉法等。對(duì)其表征,，到目前為止,，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有制定出一套統(tǒng)一的鑒定標(biāo)準(zhǔn)。目前使用較為普遍的高嶺土改性效果表征方法有沉浮法與活化指數(shù)法,、有效活化指數(shù)法,、濁度法、表面潤(rùn)濕法,、吸附性法,、材料性能測(cè)定法、核磁共振,、差熱分析,、紅外光譜等。
3.改性高嶺土的應(yīng)用
目前,，全球高嶺土約45%用于造紙領(lǐng)域,，約16%用于耐火材料,，約15%用于陶瓷領(lǐng)域，玻璃纖維和水泥制備領(lǐng)域各占約6%,。
高嶺土應(yīng)用領(lǐng)域
隨著改性技術(shù)和納米技術(shù)的出現(xiàn)及發(fā)展,，改性高嶺土和納米高嶺土展現(xiàn)出了更加優(yōu)異的性能，極大地拓展和延伸了高嶺土的應(yīng)用領(lǐng)域,，如醫(yī)藥,、化工和國(guó)防等領(lǐng)域。
在涂料中的應(yīng)用,。煅燒高嶺土是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型功能型填料,，它作為涂料的填料不僅具有較高的白度和不透明性，能在高聚物中提供較好的穩(wěn)定性和色澤,，而且軟而耐磨,，有較好的遮蓋力，并有不收縮,、抗磨蝕等特性,。
在塑料中的應(yīng)用。改性煅燒高嶺土應(yīng)用在塑料制品中,，可提高其產(chǎn)品沖擊強(qiáng)度,、穩(wěn)定性和熱變形溫度等，同時(shí)可增加填料量降低成本,。在熱塑性塑料中,，改性高嶺土對(duì)于提高塑料的玻璃化溫度、抗張強(qiáng)度和模量特別有效,；在熱固性塑料中,，改性高嶺土具有增強(qiáng)塑料及預(yù)防模壓表面的纖維“起霜”及纖維表露的作用。
在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用,。改性可使高嶺土獲得更大的比表面積,，增強(qiáng)其吸附性能,，使其在污水處理等環(huán)保領(lǐng)域具有更好的應(yīng)用性能,。
在陶瓷領(lǐng)域的應(yīng)用。改性高嶺土優(yōu)良的吸附性能還被制成功能陶瓷用于微生物滅菌,，同時(shí)通過(guò)改性可使高嶺土獲得殺菌性能,。
在二次資源利用領(lǐng)域的應(yīng)用。改性高嶺土還被用于二次資源利用領(lǐng)域,，用于回收金屬離子,。
在橡膠和建材領(lǐng)域的應(yīng)用。經(jīng)過(guò)煅燒改性的高嶺土可增強(qiáng)絕緣性,、穩(wěn)定性和耐腐蝕性,，其優(yōu)異的性能使其成為一種成本較低的高效填料,。作為橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑的高嶺土，其Mn的含量必須小于0.007%～0.0045%,，否則會(huì)加速橡膠的老化,。經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)，高嶺土表面改性已取得了豐碩的成果,，特別是在用偶聯(lián)劑表面改性高嶺土補(bǔ)強(qiáng)橡膠方面成果尤為顯著,。
結(jié)語(yǔ)
目前，我國(guó)生產(chǎn)的高嶺土產(chǎn)品質(zhì)量較低,，優(yōu)質(zhì)高嶺土依賴進(jìn)口,，優(yōu)化及創(chuàng)新高嶺土表面改性及提純工藝至關(guān)重要。改性高嶺土也已經(jīng)不僅僅局限于作為橡膠,、塑料等行業(yè)的填料,，它的應(yīng)用范圍已經(jīng)逐步拓展、深入到醫(yī)藥,、環(huán)保,、國(guó)防等領(lǐng)域。隨著研究的繼續(xù)深入,，期待新的應(yīng)用領(lǐng)域的出現(xiàn),。
參考資料：
孫克新.高嶺土改性及其在NR中的應(yīng)用研究
李曉曉.高嶺土濕法改性及應(yīng)用的研究
李國(guó)棟等.高嶺土提純工藝及其應(yīng)用研究進(jìn)展
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/三昧）
