高岭土表面改性方法与应用

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1、高岭土表面改性方法与应用高岭土表面改性方.去与应用丁生祥.冯有利(河南理工大学资源与环境学院,河南焦作454000)摘要:结合国内外研究现状,主要介绍了高岭土表面改性的方法,作用以及表面改性后产品的性能及在涂料,塑料,橡胶产品领域中的应用.关键词:高岭土;表面改性;应用Abstract:Aftercombiningthepresentresearchsituationathomeandabroad,iistointroducethekaolin'ssurfacemodifiedmethod,thefunctio

2、naswellasthesuperficialmodificationproductperformance,andtheap—plicationinthecoating,theplasticandtherubber.Keywords:kaolin;surfacemodification;appli6ation0引言由于高岭土的矿物形成条件及开采加工方法的差异,导致其表面性能有很大差别,使得高岭土的应用范围具有局限性.因此,研究,开发不同表面改性的方法,适应高岭土在不同行业中的应用要求,是扩大高岭土的应用范围及应

3、用效果的重要手段.1高岭土矿物表面物理化学特征高岭土又称瓷石,是多种矿物组成的含水铝硅酸盐的集合体,主要成分是高岭石.高岭石是一种含水铝硅酸盐,其晶体化学式为2A1~i20(OH)或2SiO2?A1203-2H0.高岭石中的水是以一OH的形式存在的.其晶体结构的特点是由一Si—O四面体层和一Al—fO,OH)/i~体层连接而成.高岭石每个结构单元层的O与相邻结构单元层的八面体层的一OH通过氢键相结合,使高岭土结构单元成层状堆积.这种层间力由于是弱的氢键和范德华力,故高岭土形态主要呈板状,易于沿与层面平行的方向

4、裂开,而被加工成超细粉.在自然界中,高岭土以鳞片状存在.它能与许多极性分子.如HC—ONH:,CH3CONH2,(NH2)2CO等相互作用,产生高岭石——极性有机分子嵌合复合体.有机分子进入层间域,并于结构层两表面与氢键相结合,其结果一是使高岭土的结构单元层厚度增大.二是改变-30-了高岭土的表面性质(如亲水性)等,高岭土的应用领域由此而拓宽.2高岭土的表面改性方法对高岭土的表面进行改性,主要是提高其白度,亮度,表面化学活性及与聚合物的相容性等.主要有以下方法:(1)煅烧法.煅烧使高岭土脱水和脱挥发性物质,其目

5、的在于提高高岭土的白度,纯度,改变晶体结构,表面及加工性能等.煅烧后的高岭土具有白度高,密度小,吸油性增加,比表面积增大,遮盖性和耐磨性良好,绝缘性和热稳定性高等特点.(2)偶联剂处理法.偶联剂处理是利用偶联剂与高岭土表面活性基团间的相互作用而达到改变高岭土性质的.偶联剂处理有湿法处理,干法处理.①湿法处理是将高岭土粉浸入溶有偶联剂的溶液中,在一定温度下作用,然后使高岭土粉与溶剂分离,再将粉料进行干燥.与干法相比,湿法具有偶联剂与粉料混合均匀的优点,但也存在着加工工艺复杂,溶剂损失大,成本高的缺点,目前该工艺已

6、很少使用.②干法处理是将高岭土微粉放入高速混合器中,在一定的温度下搅拌,烘干,将用溶有偶联剂的溶剂及助剂缓缓加入,经一定时间搅拌处理,就可制得表面改性的高岭土填料.由于改性剂的用量很少,通常只是粉体的1%～5%,要使改性剂与粉体.,盎材型些幽用干法处理混合包复好,对设备和操作过程应充分注意,力求尽可能达到湿法的效果.(3)包膜处理法,利用有机物或无机物在高岭土微粉粒表面包膜而改进其使用性能的一种方法.该法简便,实用性强,对一些使用要求不高的高岭土产品常采用此法改性.如硬脂酸包膜高岭土粉作普通橡胶填料等.(4)化

7、学接枝处理法,利用高岭土表面的活性一OH基在一定条件下能与其它物质形成化学键或被其它基团取代的原理而对高岭土表面进行处理的一种方法.经化学接枝处理的高岭土能提高填料的性能.可根据需要选择合适的接枝体和不同的改性条件,达到不同的改性目的.在制造精细化,专用化产品方面,这种方法具有很大的优势,是高岭土深加工的一个主要方面.'3改性高岭土的应用经改性后的高岭土,与有机高分子材料的交联性有了改善,分散性得到了提高,承受外界负荷的有效截面得到增加,使有机高分子材料制品的力学性能等得到增强,功能性大大提高.改性高岭土的应用

8、十分广泛,特别是在涂料,塑料,橡胶等行业占有一定的地位.'3.1改性高岭土在涂料中的应用在涂料工业中,经常使用的高岭土有两大类:一是水洗超细高岭土,一是煅烧超细高岭土.煅烧高岭土是近年来发展起来的一种新型功能型填料.它作为涂料的填料不仅具有较高的白度和不透明性,能在高聚物中提供较好的稳定性和色泽,而且有较好的遮盖力,软而耐磨,并有抗磨蚀,不收缩等特性.高岭土作为白色填料,其本身并不具备