由于礦物顆粒表面能高、親水疏油，與表面能低、親油疏水的聚合物基體的界面性質(zhì)不同，二者兼容性差，因此難以均勻分散其中，直接充填很容易發(fā)生團聚；另一方面，填料與有機高分子之間的界面結合力較弱，過(guò)量的填充會(huì )影響復合材料的力學(xué)性能。

高嶺土粉體經(jīng)過(guò)表面改性后，能達到疏水、降低表面能、改善其分散性和與高聚物基料的兼容性，以達到提高塑料、橡膠等高聚物基復合材料綜合性能的目的。

1、高嶺土表面改性方法

高嶺土常用的表面改性劑主要有硅烷偶聯(lián)劑、有機硅（油）或硅樹(shù)脂、表面活性劑及有機酸等。用途不同，所選用的表面改性劑的品種和配方也有所不同。

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。

（1）硅烷偶聯(lián)劑的表面改性機理。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。處理工藝比較簡(jiǎn)單，一般是將高嶺土粉和配置好的硅烷偶聯(lián)劑一起加入改性機中進(jìn)行表面包覆處理。工藝可以連續進(jìn)行，也可以批量進(jìn)行。

影響最終處理效果的因素主要是高嶺土粉的粒度、比表面積及表面特性（表面官能團及活性）、硅烷偶聯(lián)劑的品種、用量、用法、改性設備的性能以及表面改性處理的時(shí)間、溫度等。

（2）用于電線(xiàn)電纜填料（如聚氯乙烯）的高嶺土除了硅烷偶聯(lián)劑之外，還常利用1%-3%的硅油進(jìn)行表面改性，改性工藝過(guò)程和設備與用硅烷偶聯(lián)劑相似。

經(jīng)硅油處理后的煅燒高嶺土粉，用做電線(xiàn)電纜的填料，不僅可以提高電纜的機械物理性能，而且還可以改善或提高電纜的電絕緣性能和疏水性能，在潮濕和寒冷環(huán)境下的電絕緣性能提高顯著(zhù)。

（3）采用不飽和有機酸，如乙二酸、癸二酸、二羧基酸等也可用于胺化后的高嶺土粉體的表面改性，這種改性高嶺土可用做尼龍66等的填料。

（4）陽(yáng)離子表面活性劑，如十八烷基胺等也可用于高嶺土粉體的表面改性。其極性基團通過(guò)化學(xué)吸附和物理吸附與高嶺土顆粒表面作用。經(jīng)有機胺改性后的高嶺土表面疏水性增強。

（5）無(wú)機表面改性劑二氧化鈦、碳酸鈣、硫酸鈣等也可以用于煅燒高嶺土的表面改性。改性方法是在水溶液中的表面沉淀反應，改性產(chǎn)物經(jīng)洗滌、過(guò)濾和干燥后即得表面二氧化鈦包膜的煅燒高嶺土。

表面改性劑的使用方法也非常重要，使用方法得當，不僅可以提高表面改性效果，而且還會(huì )減少用量，降低生產(chǎn)成本。在對粉體進(jìn)行表面改性時(shí)，可以通過(guò)添加適量的溶劑、稀釋劑以及采用乳化、噴霧等方法以保證改性劑在物料的表面均勻分散，提高改性劑在粉體中的分散度。

對于特定的應用目的，有時(shí)需要采用兩種偶聯(lián)劑進(jìn)行混合改性，利用它們的協(xié)同效應進(jìn)行改性，會(huì )取得意想不到的良好效果，但是應該注意兩種改性劑的使用方法和添加順序。

2、表面改性工藝

高嶺土的表面化學(xué)改性主要是采用預處理法，工藝方法一般有3種：濕法、半干法和干法。

（1）濕法工藝由于需要制漿、脫水和干燥等過(guò)程，工藝復雜，特別是脫水過(guò)濾，如果礦物顆粒粒徑小于1250目，將極為困難和復雜。

（2）半干法改性工藝是在攪拌器中邊攪拌粉體，邊將適量的水、改性劑及其助劑的混合物加入，同時(shí)加熱到一定溫度，反應一定時(shí)間后即完成改性劑與礦物粉體的偶聯(lián)作用。反應后的產(chǎn)物呈非常薪稠狀態(tài)，再經(jīng)稍微干燥即得改性產(chǎn)品。半干法工藝省去了脫水過(guò)程，因此生產(chǎn)效率較高。

由于在濕法和半干法工藝中加入了較多的水、偶聯(lián)劑和助劑的混合物，再通過(guò)攪拌混合，粉體顆粒很容易全部與偶聯(lián)劑分子接觸，從而使改性劑分子容易均勻地包覆在顆粒表面。所以這兩種工藝所需攪拌機的轉速不要求很高，設備造價(jià)比較低。

（3）干法改性工藝是將偶聯(lián)劑及其助劑用微量的稀釋劑稀釋后，在改性機中，邊攪拌邊將其加入，或利用噴霧的方法加入，同時(shí)加熱到一定溫度，反應一定時(shí)間后完成偶聯(lián)作用，得到改性產(chǎn)品。干法改性工藝對技術(shù)和設備要求比較高。該工藝完全省去了脫水和干燥過(guò)程，改性工藝簡(jiǎn)單。

來(lái)源：非金屬礦加工技術(shù)與應用手冊，作者：鄭水林，袁繼祖；

編輯整理：粉體技術(shù)網(wǎng)
 

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