高岭土的表面改性
煤系高岭土的表面改性及其应用
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煤 系高 岭土 的表 面改性 及其 应用 ①
赵月芳
（ 朔里煤 矿 高岭土 总 厂煅烧 厂 安徽 淮北 ２５５） ３ ０ ２
［ 摘 要】 文 浅 析 高岭 土 的特 征 、改性 作 用 、 改性 剂 的 构造 与 改 性机 理 、应 用 等 。 本 ［ 关键 词］ 烧 高岭土 表面 改性 用 途 煅 文 章编 号 ：０ ９ ９ ４ （ ０ ０ ２ — ３ ９ ０ １０ — １Ｘ ２ １） ２０ ０— ２ 中图分 类号 ：Ｑ ２ ． Ｔ ６ ３６ 文献标 识码 ： Ａ
１煤 系高 龄岩 特 征 煤 系高 岭岩 主 要 由高岭 石及 炭 质等 组成 。矿 石 一般 为灰 色一 灰 黑色 ， 块 状 构造 ， 壳状 断 口， 隐晶质 结构 ， 晶体呈 蠕 虫状， 晶有序 度 高， 结 是我 国北方 石 炭 、二 叠系 煤 层 中夹 杂 的 一种 岩 石 。煤 系 高岭 岩 与煤 层 具 有一 定 的 成 因关 系 ， 般厚度 ０ ３ １ ５ ， 一 ． ． ｍ 且有 的矿 段可 出现 数 层， 成为 一种 独特 的 资源 。 ２高岭 ± 表面 改性 煅烧 高岭土 表面 改性 ， 是根据 应用 的需要 有 目的地将 其表面 原有 的物化 性 质 进行 改变 ， 即利用 表 面化 学方 法， 将有 机物 分子 中 的官 能团在 高 岭土颗 粒表 面 产生吸 附或化 学反应 ， 颗粒表 面进 行包覆 ， 高岭土 的表 面有机 化， 到 改 对 使 达 性 的 目的 。改性剂 的选 择和 应用 ， 是表 面改 性 的关键 技术 ， 其工 艺和 设备 也是 这 一技 术 重要 的组 成部 分 。使 用 的表 面改 性剂 ， 般选 择 以硅 烷偶 联 剂类 为 一 主 体 的 改性 剂 。用 量可 根 据煅 烧 高 岭土 的改 性量 、比表 面 积 、最 小包 覆 面 积 计算 出。按 经验 ， 般加 入 ０ ３ ％ １ ２ 一 ． 一 ． ％左右 。 ２ １ 硅烷偶 联 剂 ． 商 品化 的硅烷 偶 联剂 有近 百种 ， 选择 是 改性 的关 键 。不 同 的硅烷 偶 联 其 剂 与其 它 助剂 的复 配方 法 、使 用 方法 和 适 用范 围都 不 同 。因而 要 根据 不 同 的有机 高 分子 基 料及 不 同应用 行 业 技术 要求 等 ， 选择 不 同 的偶 联剂 和 助 剂 。 在 无机 粉 体颗 粒 的 表面 改 性 中 常用 的 是 乙烯 基 硅烷 、氨 基 硅烷 、环氧 基 硅 烷 、 羧基 硅 烷 、 甲基 硅 烷 等 。硅 烷偶 联 剂 是 合 成 的，一 般 是硅 原 子 上有 可 水 解基 团 的合成和 硅 原子 上有 官能 团 的合成 。无机 粉体 表面 改性 常用 的硅 烷 偶 联 剂采 用 的是 后 者 的合 成 方 法 。 硅烷偶 联剂 是类分 子中 同时含有 两种 不同性质 基 团的有机 硅化合 物， 可用 以下通 式表 示 ：ＳＸ Ｙ ｉ 式 中 Ｘ是 水解基 团， 一般 是烷氧 基 。这 类基 团 水解后 生 成 ｓ － Ｈ 可 与煅烧 高 岭土颗 表 面产 生化 学反 应， 成氢 键， 缩合 成共 价键 。 ｉＯ ， 形 并 由于氢键 和共价键 是远 比范 德华 力强 的界面作 用力 ， 且硅烷 偶联剂 与煅烧 高 岭 土 粉体 间 的界面 总键 能要远 远 高 出单纯 的物 理吸 附 。因此 呈现 出对煅 烧 高岭 土粉 体界 面 有很 强 的附着 力 。硅烷 偶 联剂 各 分子 间 的 Ｓ 一）相 互缩 合， ｉ（ Ｈ 齐聚 形 成网状 结构 的膜 ， 覆盖 在高 岭土 粉体 颗粒 的表 面， 外露 有 Ｙ反应 活性 的 官 并 能 团， 它又可 与有 机 高分 子材料 等 发生键 合 作用， 使煅 烧 高岭土 与有 机 高分 子 基 料之 间 产生 强 有 力的 交 联， 形成 牢 固的 化学 键 。 ２ ２ 改性 设 备与工 艺 ． 表面 改性 一般 以干法 为 主 。 法 改性成 本低 ， 艺技术 要求 不复 杂 ， 效 干 工 且 果 能达 到要 求 。 目前 国 内表 面 改性 的设 备有 高速 捏 合机 和连 续 改性 机， 也可 用 高频 振 动研 磨 机 等对 煅 烧 高 岭土 进 行表 面 改 性 。 （） 高速 捏合机 改 性 。 煅烧 高岭 土粉 体加 入到 捏合 机 中， １用 将 在搅 拌 叶片 的高速 旋转 运动下 ， 高速 旋转 的料流 撞击 到折流 板上， 改变 物料 流动 的方 向， 物 料 可旋转 式 的上下 转动 ， 强化 了物 料 的混合 与分 散效 果 。当磨擦 升温 后， 加 滴 助 剂， 调整煅 烧 高岭 土 的表 面 性质 。 当温 度继 续上 升 到 ９ ℃时 ， Ｏ 以雾化 或 滴 加 的方 式加 入 改 性剂，然后 再进 行 高速 搅 拌 等 工艺 。 （） ２ 用连 续 改性机 改性 用 ＳＧ三筒连 续 改性机 时 ， 煅烧 高 岭土和 复合 Ｌ 将 改性剂 按 一定 比例分 加， 并以螺 旋送 料 的方式 进入 改性 腔 中， 煅烧 高 岭土 可在 该段 加热 。改性腔 物料 在 高速 旋转 的转 子带动 下 ， 流 化态旋 转 ， 煅烧 高 岭 呈 对 土进 行充 分 的混 合 打散 和强 制 表面 改性 。Ｐ Ｃ连续 改性 机是 先将 高 岭土在 螺 Ｓ 旋送料 段 加热， 后用 螺旋 方式 输送 到雾 化腔 体， 然 将复 合改 性剂 以雾 状与其 他
高岭土生产工艺
高岭土生产工艺高岭土生产工艺流程目前，工业上高岭土常见的选矿工艺有干法和湿法两种。
干法工艺一般包括破碎、干燥(通常在旋转干燥器中进行)、细磨和空气浮选等几道工序。
该工艺可将大部分砂石除去，适用于加工那些原矿白度高、砂石含量低、粒度分布适宜的矿石。
干法加工生产成本低，一般适用于干燥地区，产品通常用于橡胶、塑料及造纸等工业的低价填料。
国内外高岭土选矿工艺多半选择湿法，湿法工艺包括浆料的分散、分级、杂质分选和产品处理等几个阶段。
一般流程为：原矿→破碎→捣浆→除砂→旋流器分级→剥片→离心机分级→磁选(或漂白)→浓缩→压滤→干燥→包装。
煤系(硬质)高岭土是我国特有的高岭土资源，目前生产上基本采用先超细后煅烧或先煅烧后超细加工工艺。
先超细后煅烧工艺流程一般为：原矿→破碎→粉碎→捣浆→湿式超细研磨或剥片→干燥→煅烧→解聚→分级→包装。
先煅烧后超细工艺流程一般为：原矿→破碎→粉碎→煅烧→湿式超细→干燥→包装。
以中国高岭土公司为例，高岭土生产工艺分采矿、选矿两部分。
采矿工艺流程：回采工作面凿岩→爆破→装卸运输→提升→地面运输→手选→高岭石原矿。
选矿工艺流程：高岭土原矿→破碎→制浆→旋流分级→浓缩→压滤→自然干燥→块状高岭土，若要生产含水量低、高品位的粉末状高岭土则要经过磨粉、烘干工艺流程。
每吨块状高岭土成品综合能耗约0.064t标煤/吨产品，耗电量约65.64度/吨产品，耗水量约7.5t/吨产品，坑木消耗量约0.8M3/百吨产品，排放废水和选矿废渣约0.56t/吨产品。
高岭土的加工工艺随着原矿性质、产品用途及产品质量要求的不同而不同。
总体来说，高岭土的加工技术包括：提纯增白、超细加工、改性等。
高岭土1、提纯高岭土的主要矿物是高岭石和多水高岭石，除高岭石族矿物外，亦常伴生有蒙脱石、伊利石、叶腊石等黏土矿物，石英、长石、铁矿物、钛矿物等非黏土矿物及有机质。
为生产出能满足各工业领域需求的高岭产品，常采用物理法、化学法及高温煅烧法对高岭土进行提纯除杂。
硅烷偶联剂改性高岭土-贾子康
Central South University高岭土的表面改性学院：资源加工与生物工程学院指导老师：卢清华老师班级：无机1202班学号： 0305120412 姓名：贾子康邮箱： 1807711543@2016年3月硅烷偶联剂改性高岭土摘要本实验采用硅烷偶联剂对高岭土进行表面改性，研究了改性剂用量、改性时间、改性温度等因素对改性效果的影响，并采用沉降体积、IR、XPS等手段研究了改性效果以及改性剂与高岭土之间的相互作用。
关键词：高岭土、硅烷偶联剂、改性Abstract:By using silane coupling agent on kaolin surface modification, the dosage of modifying agent, modification time, modification temperature and other factors effect of modified, and the research the effect and interaction between kaolin and modifying agent volume, IR, XPS and settlement.Key words:kaolin, silane coupling agent, modification前言由于高岭土的矿物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。
因此，研究、开发不同表面改性的方法，适应高岭土在不同行业中的应用要求，是扩大高岭土的应用范围及应用效果的重要手段。
高岭土表面的结构官能团有:—Si(Al)—OH ,—Si—O—Al—和—Si(Al)—O ,这些活性点是对高岭土进行表面改性的基础。
高岭土在国民经济和日常生活中有着广泛的应用, 例如 , 在造纸工业中可以用作填料或涂料 ,从而改善纸张的性能;在橡胶、塑料等有机产品中可以用作填料, 增加制成品的强度、耐磨性, 还可以用于陶瓷原料、涂料、粘结剂等领域。
我国煤系高岭土的研究进展
丁浩 等 对 山西、陕西、山东三 地的煤 系高岭土 分 别采用 Ｇ Ｄ Ｓ Ｍ一 ０ 型 超细 式搅拌磨 进行 超细化 试 ４０ 验 ，试 验通 过对矿 浆 浓度 、磨 矿 介质 、磨 矿时 间等 的控制可生产 出 ２ ｍ含量 ≥９ ％甚 至更细 的产 品。 ０ 雷 绍 民 将煤 系高 岭 土 由高 速 冲 击磨 粉 磨 至 １２ ０ ５
张帅等 ：我国煤系高岭土 的研 究进展 可 以满足工 业应用要 求 。
高岭土进行湿法超细研磨 ，并研究 了使用不同的助磨 剂对超细效果 的影响 ，试验结果表明 ：碱性较强的助 磨剂 的助 磨效 果优 于 中性或 弱酸性 的助 磨剂 ，其 中 六偏 磷酸 钠 的助磨 效果 最佳 ，其用 量控 制在煤 系 高 岭土 的０ ５ ％，可一次性 制得 粒径小 于２ ｍ的超细粉 ．５
用 下结构单元层之 间的氢键就会被破坏从而达到超细 化 的 目的。
的物理化学性质 以满足现代新材料 、新工艺和新技术 发展的需要 。高岭石晶体结构 中的羟基是主要的官 能 团和活性反应点 ，其表面改性机理主要是通过高岭石 表面羟基与偶联剂分子的水解基团形成氢键缩合。高 岭石煅烧后 ，内部结构发生 了变化 ，其晶体结构 中的 羟基在５ ０ ５￣ Ｃ以上 的煅烧温度 已经脱失贻尽 。羟基 的 脱去使高岭石晶体颗粒与表面改性剂之间赖以反应结 合的 “ 桥梁”不复存在 ，从而使煤系煅烧高岭土与非 煤系软质高岭土的改性机理和反应过程完全不同 ，煅
体。 ３ 煤 系 高岭土 的表面 改性
高峰 等 针对 由耐火材料 构造的高温煅烧窑炉难 以实现整体振动 的特殊性 ，开发 了具有分布板振动特 征 的新 型振动 流态化 煅烧 工艺 ，在 ３ ｍｍ 振 动流 ５ 化 床煅 烧炉 实验 装置 中实现 了煤 系高 岭土 微，并进行 了静态 煅 烧 、常规流态化煅烧和振动流态化煅烧 的对 比试验 。 研究表 明：流态化烧成速度 明显优于静态煅烧 ，分布 板 振动可有效减小微细颗粒 团聚体尺寸 ，改善流化质
天然高岭土的性质及其化学改性
天然高岭土的性质及其化学改性一、天然高岭土的概述天然高岭土是由长石、石英、雨化矿物等岩石经长时间的风化和水力作用形成的一种混合物。
其主要成分为高岭石和伊利石，同时包含少量的石英、长石、钠长石等其他矿物。
天然高岭土具有吸附性、离子交换性、交联桥接性等多种表面性质及结构性质，使其被广泛应用于化工、环保等领域。
但是天然高岭土的广泛应用也受到了一些限制，其中之一便是其性质中存在的一些不足之处，比如吸附能力有限、抗热性较差等。
为了克服天然高岭土存在的不足之处，人们开始进行化学改性，以满足不同领域的需求。
下面将从天然高岭土的性质谈起，探讨其化学改性的方法及其应用。
二、天然高岭土的性质1. 矿物组成和结构天然高岭土主要成分为高岭石和伊利石。
高岭石是一种层状硅酸盐矿物，化学式为Al2Si2O5(OH)4，其层间间隙较小，无定向性。
伊利石则是一种一水硅酸盐矿物，化学式为K(H3O)(Al,Mg)2(Si,Al)4O10[(OH)2,(H2O)]，其层间距较大，具有定向性。
2. 物理性质天然高岭土的颗粒粒径一般在0.01-10微米之间，具有一定的孔隙结构，这使得其在液固界面上呈现出优良的吸附性。
此外，天然高岭土还具有一定的热膨胀性，这也是其在陶瓷等领域的应用中很重要的一个物理性质。
3. 化学性质天然高岭土的化学性质取决于其中各种矿物的含量及其物理结构，其主要表现在其吸附性、离子交换性等方面。
具体来说，由于其表面带有一定量的羟基、氧化铝等官能团，天然高岭土能够对各种离子和分子进行吸附和交换。
常见的吸附物包括有机分子、金属离子、重金属离子等，这使得天然高岭土在污水处理、废水处理等领域有很好的应用前景。
三、天然高岭土的化学改性方法1. 酸处理酸处理是一种常见的天然高岭土化学改性方法。
其主要操作流程是用盐酸等酸性试剂将天然高岭土进行酸化处理，以增加其表面的羟基数，提高其吸附性和表面能。
此外，酸处理还可以改善天然高岭土的热稳定性。
煤系高岭土的改性试验研究
煤 系高 岭土 的烧 失率 试验结果 如表 １ 所示 。
表１ 煤 系高岭土的烧失率
温度（ ℃） ３ ０ ０ ６ ０ ０ ７ ０ ０ ７ ５ ０ ８ ５ ０ ９ ５ ０
细化工研 究所 ；正硅酸 乙￣（ ＴＥ ＯＳ ） ，天津市 光复精
细化 工研究所 ；氢氧化钠 （ Ｎａ ＯＨ） ，天津市 科盟化工 工贸有 限公 司 ；盐酸（ ＨＣ １ ） ，天津 市翔宇化 工工贸有 限责任公司 ；蒸馏水（ Ｈ Ｏ） 和无水 乙醇（ Ｃ Ｈ Ｏ Ｈ） 在反
—
失率 （ Ｌ ＯＩ ） 在高于 ８ ０ ０ ￣ Ｃ的情 况下都一样 。
（ １ ）
表２ 高岭土 的化学组 成（ ％ ）
Ｘ １ ０ ０ ％
１ ７ ７ ０
式 中 ：Ｉ １ ７ — —烧 前坩埚 和样 品的总质 量 ，ｇ； ／ ７ １ ２ —— 烧后坩 埚和样 品的总质量 ，ｇ ； 脚 样 品质量 ，ｇ ； 十六烷基 三 甲基溴化铵 （ Ｃ ＴＡ Ｂ） ，天津 市光复精
烧 失率（ ％ ） ３ ． ４ ６ ６ ． ７ ０ １ ５ ． ２ ６ ｌ ５ ． ２ ９ １ ５ ． ３ ３ １ ５ ． ７ １
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２ ０ １ ３ 年第 ５ 期 ２ ． ２ ． ３ 试 验 步骤
中国非金 属矿 工业 导刊
总第 １ ０ ６ 期
峰 ，然而所得材料 的热稳 定性 明显优于传统方法得到
由图１ 可 以看 出煤 系高 岭 土在 ５ ３ ７ ℃以下焙 烧 失
去 的是高 岭土的吸附水和部分层 间的水 ，不破 坏高岭
土原有 的结 构 ；在５ ３ ７ ￣ Ｃ以上焙烧 ，煤系高 岭土原有 的结构遭 到破坏 ，这时煤系高岭土 的结构 由有序变 为
高岭土综合利用工艺技术(五)
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟高岭土综合利用工艺技术（五）从反应式可看出，500～700℃之间脱除结晶水，生成偏高岭石，仍保持片状形态。
value=925 unitname=℃w:st=on925℃后产生硅尖晶石相。
value=1100 unitname=℃w:st=on1100℃时产生似莫来石相。
value=1400 unitname=℃w:st=on1400℃产生莫来石。
高岭土煅烧温度的选择，视用途而定。
作为电缆填料、化工产品，温度宜选用value=700 unitname=℃w:st=on700℃左右。
生产造纸涂料，宜选择800value=900 unitname=℃w:st=on900℃，此时产生的偏高岭石仍保持了片状形态。
生产莫来石时，温度应大于value=1400 unitname=℃w:st=on1400℃。
生产高白度和高亮度的填料，温度可选择value=1000 unitname=℃w:st=on1000℃左右。
为提高煅烧高岭土的白度，可加入煅烧添加剂。
添加剂的品种有多种，要根据矿石的性质，合理选用添加剂。
10、表面改性高岭土用于塑料、橡胶、油漆、电缆的填料，为使其与各种有机高分子材料容易均匀的分散，并更牢固的结合，需在高岭土表面包覆一层有机耦联剂，此过程称为表面改性。
耦联剂与高岭土的结合，有化学反应、物理吸附或二者兼有。
常用的耦联剂有硅烷、钛酸酯、铝酸酯、硬脂酸及其皂类可以用。
改性方法有干法和湿法，干法比湿法效果好。
常用的设备为高速捏合机。
在改性生产中，高岭土则直接与有机材料在一定温度下掺合，在单螺杆或双螺杆捏合机中进行。
改性效果的检测，用红外光谱能准确的测出耦联剂的包覆面积。
简便的方法是用疏水法。
取少许改性后产品，放入盛有清水的烧杯中，用玻璃棒搅拌一、二分钟，静止后观察水中的浊度。
改性效果好的高岭土是疏水的，它漂浮在水的表面而不下沉。
(二)高岭土综合利用的工艺流程，见表5。
表5 高岭土选矿工艺流程。
煅烧高岭土的表面改性及其在三元乙丙橡胶印刷胶辊料中的应用研究
胶物理性机械能的影响 表面 活性 剂对 煅烧 高岭 土填 充 ＥＤ 硫 化胶 物 ＰＭ 理性机械 能的影响如表 ５ ３ － 所示。
少，正硫化时间有所减少，而焦烧时间基本不变。
表 ５ ３ 表 面活 性 剂 Ｅ Ｄｌ 化胶物 理性 机械 能的影响 — Ｐ ｂ硫
Ｔ ｂＩ —３ Ｔ ｆ ｅ ｔ ｏｆ ｓ ｒ ａ ｔ ｎ ｈ ｓｉ ａｌ ｃｈ ｎｉ ａ Ｉ ｏ ｅｒ ｓ ｏ Ｐ Ｍ Ｖ ａ ｚ ｔ ａ ５ ｈｅ ｅ ｆ ｃ ｕ ｆ ｃ ａ ｔｓ ｏｎ ｐ ｙ ｃ ｅ ｍｅ ａ ＿ ｐ ｔｉ ｆ Ｅ Ｄ ＭＩ ｎｉ ａ ｅｓ ｃ ｐｒ ｅ ｃ
聚醚 Ｎ ２ ０用量 ／ －１ ｇ
Ｏ Ｏ． ２５ Ｏ． ５ １． Ｏ １． ５
ｈ ／ｄｍ Ｉ Ｌ Ｎ
１ ７２ ８． １ ９３ ８． １ ９Ｏ ９． １ Ｏ ７． ２ １ ＯＯ ７．
Ｍ Ｈ／ｄ ｍ Ｎ
４５． ５ １ ４ ９ ４． ４ ４ ９ ７． ９ ４５． ７ ２ ４ Ｏ ３． ５
Ｔ０ ｌ ／ｍ ｓ ：
１ ２２ ： １ ２２ ： １： ２Ｏ １： ８ １ １： ２ ２
／ｍｓ ：
１ １ ０： ５ ９： ０ ４ １ Ｏ３ ０： ９： ３ ４ １ ０ ０： ８
维普资讯
（ （ 广东橡胶 ２０ 年 第 ４ ０７ 期
表 ５ ２聚醚 Ｎ ２ Ｏ的 用量 对 Ｅ Ｄ － －１ Ｆ Ｍ混 炼胶硫 化特 性 的影 响
Ｔ ｌ － ｅ ｅ ｆ ｃ ｆＮ・ １ ｏ ｔ ｔ ｎ ｖ ｌａ ｉｉｇ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓｏ ａｂｅ ５ ２ Ｔｈ ｆ ｔｏ ２ ｃ ｎ ｅｎｓ ｏ ｕｃ ｎｚｎ ｒ ｐ ｒ ｅ ｆＥＰＤＭ ｍｐ ｕ ｄ ｅ ０ ｉ Ｃｏ ｏ ｎ ｓ
从表 中的数 据 可 以看 出聚 醚 Ｎ ２ ０的 使 用对 － １ 胶料 的硫化 体系 产 生 了一定 程 度 的 影 响 ：随 着 聚
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高岭土表面改性（化学与环境工程学院学硕2014 140920020 田敏）摘要:高岭土是一种重要的工业矿物，在造纸、陶瓷、橡胶、油漆、塑料、涂料、耐火材料等领域得到广泛的应用，但在用作填料和涂料等时需要进行表面改性处理。
本文主要介绍高岭土表面改性方法、改性效果的表征和应用。
常用的高岭土表面改性方法有煅烧改性和偶联剂改性；高岭土表面改性效果表征方法主要有沉浮法、活化指数法、材料性能测定法。
关键词：高岭土、表面改性、偶联剂正文：―高岭土（Kaolin）‖一词来源于中国江西景德镇高岭村产的一种可以制瓷的白色粘土而得名。
高岭土是一种非金属矿产，是一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩。
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性质。
将高岭土用物理、化学或机械方法进行表面改性处理，改变其表面的物理化学性质（如表面晶体结构、官能团、表面能、表面电性、表面浸润性、表面吸附性和反应特性等），从而改善其在橡胶、电缆、塑料、油漆、涂料、化工载体等方面的应用性能，得到广泛的使用。
1 高岭土表面改性方法高岭土主要成分是含水硅酸铝，属于层状硅酸盐矿物，一般认为其化学式为Al2O3·2SiO2·2H2O[1,2] （结晶水以羟基的形式存在），是由SiO4四面体的六方网层与AlO2(OH)4八面体层按1∶1结合成层状结构。
由于层间之间的氢键力和范德华力相互作用，因而晶层之间连接紧密，性能稳定。
表面的结构官能团有:—Si(Al)—OH，—Si—O—Al—和—Si(Al)—O，这些活性点是对高岭土进行表面改性的基础。
常用的表面改性剂有硅烷偶联剂、有机硅（硅油）、聚合物、表面活性剂以及有机酸等。
用途不同，用的表面改性剂的种类不同。
1. 1煅烧改性煅烧改性是通过物理方法对高岭土进行热处理，使高岭土的晶体结构发生改变（主要由层间的氢键断裂及结晶水脱除引起），表面活性点的种类和数量都增多，使其反应活性增大；使高岭土粒径增大，表面能降低，使高岭土分散性提高。
煅烧还会使高岭土产生如下变化:硬度增大导致耐磨性提高；酸性增强，未煅烧高岭土的pH值为6～7，煅烧后为5.6～6.1；电性能提高；白度增大。
煅烧高岭土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，并在一定温度下有莫来石产生，此时高岭土的活性较小，不能满足一些高分子材料制品的需要。
因此，在不同的制品中应用应选择不同的煅烧温度，例如填充电缆胶料时就需要低温煅烧高岭土，其表面活性较大；当用作涂料的填料时，煅烧温度可以偏高，因为它主要是替代部分颜料，但也不能过高，以免产生莫来石化。
1. 2偶联剂改性偶联剂改性是通过化学方法使高岭土微细颗粒表面包覆一层有机偶联剂，从而使高岭土表面性质由亲水疏油变成亲油疏水，增强高岭土与有机物基体之间的相容性。
其作用机理是偶联剂经水解变成一种同时具有亲水基团（通常为Si—OH）和疏水基团的两性物质，亲水基团可与高岭土颗粒表面基团产生化学反应，形成共价键，而疏水基团则可与聚合物相容结合，或同时进行反应生成更稳固的化学键，从而达到改性目的。
常用的偶联剂有硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂，此外还有铝酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂、叠氮偶联剂、有机铬类偶联剂、锆类偶联剂及高级脂肪酸、醇、酯等。
（1）硅烷偶联剂硅烷偶联剂是一种水解后同时含有疏水基团和亲水基团的两性化合物，通式为RSiX3，其中X为可水解基团，如烷氧基（三甲氧基、三乙氧基等），R为有机官能团（巯基、氨基、乙烯基、甲基丙烯酰氧基等）。
水解后的硅烷偶联剂的通式为RSi—(OH)3，其中的羟基与高岭土表面活性基团反应形成氢键，进而缩合成共价键，使得硅烷偶联剂与高岭土稳固结合，氢键的相继产生并包覆在高岭土表面，使得处于偶联剂另一端外露的具有反应性的疏水基团R 在硫化过程中很容易与有机母体材料中的活性基团反应，形成很强的化学键，使硅烷偶联剂与母体材料稳定结合。
硅烷偶联剂是具有酸性的高岭土填料最常用和有效的表面改性剂。
其处理工业比较简单，一般是将高岭土和配置好的硅烷偶联剂一起加入表面改性机中进行表面包覆（改性）处理。
工业可以是连续的（采用连续式粉体表面改性机），也可以是批量的（采用间歇式粉体表面改性机，如高速加热混合机）。
使用硅烷偶联剂对高岭土进行表面改性要受到以下因素的影响：高岭土的粘度大小和表面特性（表面官能团及活性）；硅烷偶联剂的种类、用量和用法；表面处理的时间、温度。
高岭土的粒度越细，比表面积越大，表面暴露的羧基基团越多，达到同样包覆率所需要的表面改性剂的用量比粒度粗的高岭土要大，其综合应用性能越好；颗粒表面官能团及活性点的数量也影响硅烷偶联剂分子与高岭土表面的作用；硅烷偶联剂的用量一定要适当，过大的用量可能导致多层包覆，不仅没有必要，而且使处理成本上升，一般用量范围为0.3%~2.0%。
最佳的用量要依据处理物料的粒度、比表面积及表面特性等通过实验来确定。
一般来说，预处理法（即先将高岭土包覆处理，干燥后再与树脂等混合）使用硅烷偶联剂效果好。
（2）钛酸酯偶联剂钛酸酯偶联剂的结构通式为:（R′O）4-n—Ti—(OX—R″—Y)n钛酸酯偶联剂的作用机理与硅烷偶联剂类似，不同的是钛酸酯偶联剂在填料表面上形成均匀的单分子层，而硅烷偶联剂则是形成多层分子膜。
此外，钛酸酯偶联剂比硅烷偶联剂含有更多的可变官能团。
与硅烷偶联剂相比，钛酸酯偶联剂对用于补强聚烯烃塑料的无机填料改性作用更明显，且价格低廉。
一般来说，在煅烧高岭土的表面改性中钛酸酯偶联剂不单独使用，主要与硅烷偶联剂配合使用，改性效果较好。
因此，钛酸酯偶联剂可作为高岭土的辅助偶联剂。
煅烧改性和偶联剂改性是高岭土表面改性的常用方法，通常采用两种方法配合改性效果较好。
例如先将高岭土煅烧脱羟活化，然后研磨细化，最后再用偶联剂改性。
1. 3插层改性高岭土单元层间存在-OH键和Si-O键，层间容易形成氢键，再加上层间距很小，只允许部分极性小分子进入其层间。
这些极性小分子能破坏高岭土层间的氢键，插层到高岭土层间，撑大其层间距，并使层间亲水性转变为亲油性，层间的表面能降低，有利于其它有机大分子通过置换过程进入高岭土层间。
选取插层剂原则：（1）在满足插层改性需要的前提下尽量不要增加新的官能团或杂质元素；（2）插层剂在制备过程中要容易除去；（3）利用插层剂的相关特性增加复合材料新的功能。
根据高岭土的不同需要，选择合适的插层剂对高岭土插层改性的研究起到关键的作用。
1. 4有机硅油改性用作电线电缆（如聚氯乙烯等）填料的高岭土常用硅油进行表面改性。
这种用硅油进行表面改性的高岭土是经过煅烧和超细粉碎后的高岭土。
一般改性工艺流程是将高岭土置于高速加热混合机中，边搅拌，边加热，使温度升至150℃以脱除煅烧高岭土表面的吸附水，然后加入硅油搅拌混合均匀。
研究表明，随着硅油用量和处理时间的增加，煅烧高岭土的疏水性越好。
过量使用硅油虽对提高煅烧高岭土填料表面疏水性有好坏，但不经济。
一般硅油的用量为煅烧高岭土质量的1%~3%。
经硅油处理后的煅烧高岭土粉体，用作电线电缆的填料，不仅可以提高电线电缆的机械物理性能，而且还可以改善或提高电线电缆的电绝缘性能，尤其是在潮湿环境下的电绝缘性能。
1. 5有机胺改性阳离子表面活性剂，如十八烷基胺也可以用于高岭土的表面改性，其极性基团通过化学吸附和物理吸附与高岭土颗粒表面作用，饱和吸附量为高岭土填料重量的2%。
因此，用量不宜过大。
经胺改性后的高岭土增强了表面的疏水性。
1.6无机表面改性采用沉淀包膜工艺，以钛盐（如四氯化钛和硫酸氧钛）为表面改性剂，可以在高岭土颗粒表面实现二氧化钛的包膜改性。
其改性工艺过程是：在反应器内加入一定量的超细煅烧高岭土和水，使其充分分散，在一定的温度下，加入钛盐溶液，调节pH值，进行沉淀包膜反应。
反应结束后，将产品过滤、洗涤、干燥、焙烧既得到二氧化钛包膜改性的煅烧高岭土产品。
这是一种以煅烧高岭土为核、二氧化钛为壳的无机复合粉体材料。
这种粉体材料可以在某些情况下代替钛白粉用作涂料、塑料等的颜料或填料。
用二氧化钛对精选（未煅烧）的高岭土微粉进行表面包覆改性，可以显著提高其白度，改性后的高岭土结构没有变化，但对红外光的遮挡能力明显增强，对紫外光的吸收能力也显著提高。
2 改性效果表征高岭土改性效果的表征方法如下。
（1）沉浮法与活化指数法沉浮法是对高岭土表面改性效果的一种简单评价方法，其机理是未改性的高岭土密度比水大，表面为极性，在水中会自然下沉，经表面改性的高岭土由亲水疏油变为亲油疏水，在水中因水强大的表面张力迫使其上浮，因此可以观察其在水中的沉浮情况而对改性效果进行评价。
具体方法为把改性高岭土粉末静置于水面观察，迅速下沉的改性效果最差，静置于水面的效果居中，任意搅拌也不沉的改性效果最好。
活化指数法也是基于这一原理，它是用漂浮在水面的改性高岭土的质量分数H 来表示。
H =漂浮部分的质量/样品总质量，H值为0～1，H值越大改性效果越好。
（2）表面润湿法表面润湿法的机理是利用高岭土改性前后表面性质的变化而导致的表面润湿性的变化（主要是接触角的变化）来对改性效果进行表征。
通常，接触角变化越大（由小变大），改性效果越好。
（3）材料性能测定法高岭土表面改性可以通过测定材料性能的方法来鉴定最终的应用效果，测试样品的拉伸强度、撕裂强度、耐磨性等物理性能都是对应用效果最准确、直接的表征。
此外，还可以通过红外光谱、核磁共振、差热分析等现代手段来对高岭土的改性效果进行评价和表征，其机理都是根据高岭土改性前后表面基团的组成及键能的不同而引起的特征曲线的变化来确定改性效果。
3 改性高岭土的应用经改性后的高岭土，与有机高分子材料的交联性有了改善，分散性得到了提高，承受外界负荷的有效截面得到增加，使有机高分子材料制品的力学性能等得到增强，功能性大大提高.改性高岭土的应用十分广泛，特别是在涂料、塑料、橡胶等行业占有一定的地位。
3.1 改性高岭土在涂料中的应用在涂料工业中，经常使用的高岭土有两大类：一是水洗超细高岭土，一是煅烧超细高岭土。
煅烧高岭土是近年来发展起来的一种新型功能型填料，它作为涂料的填料不仅具有较高的白度和不透明性，能在高聚物中提供较好的稳定性和色泽，而且有较好的遮盖力，软而耐磨，并有抗磨蚀、不收缩等特性。
高岭土作为白色填料，其本身并不具备遮盖力。
但若以一定比例加入到白色涂料（油漆）中，则可起增亮剂的作用，使涂料的遮盖力有所提高。
3.2 改性高岭土在塑料中的应用在塑料工业中，高岭土可代替重质CaCO3作PVC、PP、聚酯、尼龙、酚醛树脂等塑料的填充料，用来制造塑料地板、塑料水管等。
以高岭土作塑料的填充料能使塑料表面光滑，提高尺寸精度和耐化学腐蚀性等。
尤其是它在高绝缘电缆塑料方面作填充料可提高其电阻率，这是其它无机矿物填料所无法比拟的。