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高岭土表面改性,你应该这么做!
2020/08/20 点击 1439 次

中国粉体网讯  高岭土,又称瓷土或者白陶土,因发现于江西景德镇附近东郊地区的高岭村而得名,是人类使用最广泛的粘土材料之一。高岭土作为聚合物的功能性填料时,不仅能降低聚合物产品的成本,还能提高其力学性能、耐热性、阻燃性。


但是由于高岭土矿物的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。应用领域不同,对其质量要求截然不同。需要对高岭土进行表面改性,以适应不同需要。

 

高岭土常用改性剂

 

高岭土的表面改性常采用表面化学改性方法,常用的表面改性剂有:硅烷偶联剂、有机硅(油)、硅树脂、表面活性剂、有机酸等。

 

硅烷偶联剂

 

硅烷偶联剂是高岭土填料最常用和最有效的表面改性剂,一般是将高岭土粉和配置好的硅烷偶联剂一起加到改性剂中进行表面包覆处理。最终影响处理效果的因素主要是高岭土粉的粒度、比表面积及表面特性、硅烷偶联剂的品种、用量、用法、改性设备的性能以及表面改性处理的时间、温度等。

 

硅烷偶联剂+硅油

 

用于电线电缆填料的高岭土除了硅烷偶联剂之外,还常添加1-3%的硅油进行表面改性。经处理后的高岭土用做电线电缆填料,不仅可以提高电缆的机械物理性能,而且还可以改善或提高电缆的电绝缘性和疏水性能。

 

阳离子表面活性剂

 

利用十八烷基胺等阳离子表面活性剂付高岭土进行表面改性,其极性基团通过化学吸附和物理吸附作用于高岭土颗粒表面,以提高高岭土的表面疏水性。

 

无机改性剂

 

利用二氧化钛和高岭土粉体在水溶液中发生的表面沉淀反应,将沉淀物洗涤、过滤和干燥后可得表面二氧化钛包覆的高岭土。

 

高岭土其他改性方法

 

煅烧改性

 

锻烧改性是指高温锻烧高岭土,将高岭土表面的部分或者全部的羟基脱除,获得特殊的表面性质,使得高岭土的晶体结构发生变化,由有序的片晶体结构变为无序的高岭土。煅烧使高岭土脱去水和挥发性物质,其目的在于提高高岭土的纯度、白度。

 

煅烧后的高岭土具有白度高、密度小、比表面积增大、吸油性增加、热稳定性高和绝缘性等特点。

 

表面包覆改性

 

此法是较早使用且操作简便的传统改性方法,适用于使用条件不高的高岭土。原理是通过物理吸附或化学吸附的方式,在高岭土表面包覆一层有机或无机聚合物而达到表面改性的目的。

 

此法优点是高岭土改性后可以使材料结构的稳定性及催化剂活性增强,粉末的聚集程度减弱,分散性及流动性得到改善。

 

机械改性法

 

机械改性法实质上是借助机械能激活颗粒和表面改性剂发生作用,达到将机械能转化为化学能的目的,可通过强机械力搅拌、冲击、研磨等方法实现。

 

此法在粉体的复合方面也做出了重要贡献,可以借助机械外力使粉体颗粒表面包覆上一层更细或具有功能性的粉体颗粒。

 

结语

 

除了上述几种常用的方法外,凝聚共沉法、粒子表面离子互换、辐照改性等方法也是高岭土表面改性的有效手段。高岭土经改性后,改善了与有机高分子材料的交联性,提高了分散性,增加了承受外界负荷的有效截面积,从而增强了有机高分子材料制品的力学性能,同时大大提高了材料的功能性,扩大了高岭土的应用范围。

 

参考来源

石阳阳.表面改性高岭土的制备及其在聚合物中的应用研究

孙克新.高岭土改性及其在NR中的应用研究

杨晓林.高岭土表面改性的技术和方法

叶舒展等.高岭土表面改性研究进展

(来源:中国粉体网)


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