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| 煤系高嶺土表面改性需要注意的幾個(gè)問(wèn)題！ |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2018-04-09 06:28:50 瀏覽次數： |
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高嶺石礦物是1:1型層狀二八面體硅酸鹽礦物，其理想化學(xué)式為Al4Si4O10（OH）8，其晶體結構中的羥基是主要的官能團和活性反應點(diǎn)，非煅燒或非煤系中的軟質(zhì)高嶺土就是通過(guò)羥基與表面改性劑發(fā)生反應達到表面改性目的。
煤系高嶺土與傳統的非煤系高嶺上在結構及理化性能方面有很大區別，特別是煤系高嶺土煅燒以后，由于羥基的脫去，其表面改性機理與非煅燒高嶺土有很大不同，因而必須針對煤系高嶺土自身結構和性質(zhì)特點(diǎn)，選擇有效的表面改性劑。
1、煤系高嶺土煅燒前后的變化
?。?）表面官能團的變化
高嶺石煅燒后，內部結構發(fā)生了變化，其晶體結構中的羥基在550℃以上的煅燒溫度已經(jīng)脫失殆盡。羥基的脫去使高嶺石晶體顆粒與表面改性劑之間賴(lài)以反應結合的“橋梁”不復存在，從而使煤系煅燒高嶺土與非煤系軟質(zhì)高嶺土的改性機理和反應過(guò)程完全不同。
高嶺石煅燒前后，其表面的官能團和活性反應點(diǎn)已發(fā)生變化。煅燒前表面官能團和反應活性點(diǎn)主要為羥基，其表面改性機理主要是通過(guò)高嶺石表面羥基與偶聯(lián)劑分子的水解基團形成氫鍵縮合。煅燒后高嶺石表面官能團和反應活性點(diǎn)則主要為Si-O和Al-O鍵，因此應選擇易與Si-O和Al-O鍵形成化學(xué)配位的表面改性劑。
?。?）內部結構的變化
高嶺土煅燒后，除表面官能團發(fā)生變化外，內部結構也發(fā)生了變化，特別是當煅燒溫度超過(guò)600℃后，高嶺土所有X射線(xiàn)衍射峰消失，紅外光譜的譜峰也發(fā)生遷移、合并，表現出煅燒高嶺土已處于一種無(wú)序的非晶質(zhì)相。高嶺土的這種結構無(wú)序化必將影響其理化性能，進(jìn)而對高嶺土的表面改性工藝、機理及效果造成影響。
?。?）表面酸堿度的變化
此外，高嶺土煅燒后表面酸堿度也發(fā)生變化，酸度增加。一般高嶺石的pH值在6-7之間，煅燒后在5.6-6.1之間。因此在改性過(guò)程中應有目的地選擇呈弱堿性的表面改性劑，從而使兩者能夠有效地發(fā)生化學(xué)反應，使表面改性劑分子偶聯(lián)在礦物表面。
?。?）表面活性的變化
此外，煤系高嶺土煅燒后，由于失去羥基、表面存在大量的斷鍵等因素而顯示出極大的表面活性，表面能也相應增加。但高嶺土比表面積和表面能太高時(shí)易發(fā)生團聚現象，填充橡膠、塑料等有機高分子材料時(shí)不能均勻分散，反而不利于制品性能的提高。從這點(diǎn)來(lái)說(shuō)，必須對煤系高嶺土進(jìn)行表面改性，以降低其表面能。
2、煤系高嶺土表面改性需要注意的問(wèn)題
煤系高嶺土改性后主要是作為橡膠、塑料、涂料的填料，常采用表面化學(xué)改性的方法，這也是目前無(wú)機填料或顏料最主要的表面改性處理方法。
?。?）表面改性劑的選擇
硅烷偶聯(lián)劑是高嶺土填料最常用和最有效的表面改性劑，但實(shí)際上，僅僅采用硅烷偶聯(lián)劑對煅燒高嶺土進(jìn)行表面改性的效果并不十分理想。硅烷作為偶聯(lián)劑應用效果最好的是白炭黑，這是因為白炭黑表面具有比高嶺石多得多的羥基，填料粒子表面羥基愈多愈易與硅烷發(fā)生偶聯(lián)反應。特別是煤系煅燒高嶺土，高嶺石的羥基已脫失，不可能與硅烷發(fā)生氫鍵縮合。因此煅燒高嶺土與硅烷偶聯(lián)劑之間的反應可能更多是化學(xué)吸附反應，而不是化學(xué)結合反應。應該結合煤系煅燒高嶺土表面結構特點(diǎn)及應用目的，有效地選擇合適的表面改性劑。
表面改性劑的種類(lèi)、用量和使用方法直接影響著(zhù)表面改性的效果。如果僅從表面改性劑分子與無(wú)機粉體表面相互作用的角度來(lái)考慮，當然是二者之間的相互作用越強越好，但是在實(shí)際操作中，還必須綜合考慮改性產(chǎn)品的成本、應用目的等因素。
例如，當煅燒高嶺土改性后用做電纜絕緣橡膠、塑料的填料時(shí)，就需要考慮表面改性劑的介電性能及體積電阻率；如果改性高嶺土是用做橡膠的補強填料，在選擇改性劑時(shí)，不但要考慮改性劑與高嶺土的黏結強度，而且還需要考慮改性劑分子與橡膠大分子之間的結合強度，只有使二者均達到最優(yōu)，才是改性效果最好的表面改性劑。
?。?）煤系高嶺土粉體比表面積的提高
比表面積是衡量礦物粉體應用性能的一個(gè)重要指標，比表面積大其各項應用指標就好。炭黑和白炭黑之所以具有明顯補強效果就是因為具有大的比表面積（達幾十至100多m2/g）。而通常高嶺土的比表面積只有十幾m2/g），靠機械物理粉碎方法，即使超細高嶺土粉體比表面積提高也是有限的。
如果能想辦法增加高嶺石顆粒表面的孔穴和表面活性點(diǎn)，使煤系高嶺土比表面積得到極大提高，達到甚至超過(guò)炭黑或白炭黑的比表面積，這無(wú)疑可以顯著(zhù)地提高煤系高嶺土應用性能。
部分來(lái)源：煤系高嶺土表面改性若干問(wèn)題與對策，作者：劉欽甫
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