如何高效快速对高岭土改性?
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如何高效快速对高岭土改性?
粉体网  2020-09-14

高岭土(kaolin)是一种以高岭石族黏土矿物为主的黏土和黏土岩,属于非金属矿产,因江西省景德镇高岭村而得名。高岭土分为非含煤建造高岭土和煤系高岭土(岩)两种,目前,世界上生产的高岭土绝大多数属于前者。

高岭土作为一种重要的矿物原料,在多个领域有着广泛应用。陶瓷工业中,高岭土主要用作陶瓷原料用于制作各种陶瓷;耐火材料及水泥工业中,品位较高的高岭土可用于制作光学玻璃、玻璃纤维用坩埚及实验室用坩埚;纯度较低的高岭土可用作制作耐火砖、耐火泥等耐火材料;在造纸工业中,高岭土用于纸张的填料和涂料;橡胶工业中,高岭土用作补强剂和填充剂。

许多应用领域都对高岭土的表面或界面性质有特殊要求,为了满足应用要求必须对其进行表面改性。表面改性是高岭土非常重要的深加工改性方法之一,是指根据应用的需要,对高岭土表面进行物理、化学或机械方法处理,以达到提高高岭土的白度、亮度、表面活性或改善与聚合物相容性等目的。

高岭土的表面改性

对高岭土表面改性主要有以下几种方式:煅烧、偶联剂、吸附、表面包覆。

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。

高岭土煅烧时应注意温度的选择,在较低温度煅烧,高岭土的活性较大;在较高温度煅烧,可形成铝尖晶石,并在一定温度下会有莫来石产生,此时高岭土的活性较小,不能满足部分高分子材料制品的需求。

表面包覆法改性

表面包覆法通过物理吸附或化学吸附等方法在高岭土表面包覆一层有机物达到改性的目的。常用的改性剂为硬脂酸、三甲基丙烯酸甘油脂、三甲氧基丙烷三缩水甘油醚、低分子聚乙烯蜡等。

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。

偶联剂改性

偶联剂处理是利用高岭土表面的活性基团与偶联剂间的相互作用,从而达到改变高岭土表面性质的目的。偶联剂处理通常有湿法处理和干法处理两种处理方法。
     湿法处理是将高岭土粉料浸入溶有偶联剂的溶液中,在一定温度下作用,然后使溶剂与高岭土粉分离,再将粉料进行干燥处理。相比于干法处理,湿法具有粉料与偶联剂混合均匀的优点,但湿法处理加工工艺较复杂、溶剂损失大、成本高。

干法处理是将高岭土微粉投放入高速搅拌混合器中,在一定的温度下搅拌、烘干,将溶有偶联剂的溶剂和助剂缓慢加入,经一定时间的搅拌处理后,就可制得表面改性的高岭土填料。

插层法改性

插层改性方法是利用层状结构粉体颗粒晶体层间较弱的结合力或者层间含有可交换的阳离子等特性,采用化学反应或离子交换等方法改变粉体的层间和界面性质。

液相插层法作为比较常用的一种高岭土插层改性法,其应用范围比较广。插层剂在乳液或溶液状态下的反应,是对液相插层法的体现。

蒸发溶剂插层法作为一种液相插层,其原理在于:首先小分子蒸发溶剂需要完成浓缩混合环节,然后再进入高岭土层间,继续完成插层环节。

机械力化学插层法的原理在于:借助机械研磨、搅拌、剪切以及抽滤过程所产生的作用,将机械能施加于插层剂中,以此诱发其发生物理或化学性质的反应,进而让高岭土与插层剂之间产生作用,促使高岭土插层改性的顺利实现。

结语

从21世纪开始,有机高分子制品行业已进入产业的转型和开放阶段。从数量主导型向质量、品种、效益为主导的产业结构过渡,以达到产业开放的目标。

为此我们高岭土行业也要面对现实,应围绕有机高分子制品行业的发展方向,并与其产品的生产技术紧密结合,把高岭土的表面改性向高质量型、高技术型、高附加值以及多功能型转化,将煅烧高岭土的表面改性提高到一个更高的层次。

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