高岭土的改性工艺

高岭土又称瓷石，是一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩，属于非金属矿产，是多种矿物组成的含水铝硅酸盐的集合体。质纯的高岭土呈洁白细腻、松软土状，具有良好的可塑性和耐火性等理化性质。

高岭土结构单元呈层状堆积，形态主要呈板状，易于沿与层面平行的方向裂开，而被加工成超细粉。在自然界中高岭土以鳞片状存在。

由于高岭土比表面积和表面能太高时易发生团聚现象，填充橡胶、塑料等有机高分子材料时不能均匀分散，不利于制品性能的提高。因此需要高岭土进行表面改性，以降低其表面能。高岭土粉体经表面改性后，能达到疏水、降低表面能、改善其分散性和与高聚物基复合材料的兼容性的效果。

改性前后高岭土的物理性质

高岭土的表面改性常采用表面化学改性方法，所以会添加改性剂。

改性剂种类	原理
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。
硅烷偶联剂+硅油	除了硅烷偶联剂之外，添加1-3%的硅油进行表面改性。不仅提高电缆的机械物理性能，还改善或提高电缆的电绝缘性和疏水性能，在潮湿或者寒冷环境下的电绝缘性显著提高。
不饱和有机酸	采用乙二酸、癸二酸、二竣基酸等处理胺化后的高岭土可以作为尼龙66等的填料。
阳离子表面活性剂	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。

高岭土表面改性工艺一般有湿法、干法、半干法三种。

湿法

湿法工艺由于需要制浆、脱水和干燥等过程，工艺较为复杂，特别是脱水过滤，如果颗粒物粒径小于1250目，将极为困难和复杂。

干法

干法改性工艺对技术和设备的要求比较高。该工艺完全省去了脱水干燥环节，工艺简单。

半干法

在搅拌器中边搅拌粉体，边加入适量的水改性机和助剂混入，加热到一定温度和时间后产物会呈黏稠状态，再经稍微干燥后得到改性产品。该工艺省去了脱水过程，生产效率较高。

高岭土常用的改性方法

方法	原理
煅烧改性	通过煅烧加工高岭土脱出了结构水和结晶水、炭质及其他挥发性物质，变成偏高岭石。锻烧高岭土具有白度高，容重小，比表面积和孔体积大，吸油性、遮盖性和耐磨性好，绝缘性和热稳定性高等特性。
偶联剂改性	适用于各种不同的有机高聚物和无机填料的复合材料体系，高岭土表面能够与偶联剂作用，经偶联剂改性后的高岭土与有机相的相容性提高。
有机高分子改性	利用改性表面活性剂、聚合物分敞剂、有机小分子分散剂等的够吸附在高岭土表面，从而改变高岭土表面带电状况。
表面包覆改性	通过物理吸附或化学吸附，将一种有机物或无机物包覆在高岭土表面，从而达到表面改性的效果。
插层改性	插层改性是将极性小分子插层到高岭土层间，使层间距加大，且层间亲水性变为亲油性的高岭土复合材料。

温度	特点	应用
低温煅烧（600℃-1000℃）	其高岭土产品活性高	用于合成分子筛、铝盐化工及塑料、橡胶的功能性材料。
中温煅烧（1000℃-1200℃）	其高岭土产品白度高，不透明性好	用于造纸、涂料工业，替代钛白粉作结构性颜料。
高温煅烧（1200℃以上）		用于生产莫来石粒密铸造型砂，高级耐火材料和特种陶瓷等。

在锻烧改性过程中，是要在一定的温度下进行反应的，不同的反应时间其表面活化度是不同的。

时间	1分钟	2分钟	3分钟	5分钟
活化度	83.6	90.2	95.8	98.6

通过表面包覆，可以增强材料结构的稳定性，增加催化剂的活性，阻止粉末的团聚，改善其分散特性及流动性。

影响表面包覆改性的主要因素有以下几点：

高岭土的性质：高岭土的比表面积决定了表面改性物后的用量，比表面积越大，所需用量越多。

改性剂的性质：从分散来看，非离子物质在高岭土表面的吸附量较大，但效果不理想；负电性物质虽吸附量不多，但分散作用好。

反应条件：不同的温度和pH值下，覆层离子在粉体表面的吸附量不同，对表面改性结果也会产生影响。

高岭土插层方法有机械化学法、微波插层法、液相插层法、超声插层法。

高岭土插层纳米材料具有更好的可塑性、白度、易分散性、吸附性，更可以赋予材料光学、电学及磁性能，扩大了高岭土粘土的应用范围。插层法是目前最有希望也是最有效的制备纳米级高岭土的技术。常使用的化学助剂包括：醋酸钾、二甲基亚砜、脲、甲酰胺、水合联氨及其延伸物等。

高岭土本身是一种用途极广而且很重要的非金属矿物，广泛地应用于石油、塑料、涂料、耐火材料、陶瓷、造纸等十几个行业领域。

高岭土适量地添加到白色涂料或油漆中，可以起到增强光泽的作用，提高其覆盖能力。

在塑料制品中应用改性烧高岭土，可使其表面光滑，提高其尺寸精度、变形温度、抗冲击强度、耐化学腐蚀性等，并可增加填加量，降低成本。

在橡胶中加入改性高岭土粉末，可使产品的物理化学性能得到改善，同时大大降低成本提升产品级别，提高经济效益。

文章来源：中国粉体网