煅烧高岭土表面改性
煤系高岭土的表面改性及其应用
啊
ｌ
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
浅析高岭土的深加工
表面处理， 经过 改性后 ， 高岭土 的性 能、 使用效果和应用范围
以及价值均得到改善或提 高。当前 ，我 国高岭土深加工 的技 术主要有 以下三种 ： 用领域和提高高岭土产 品质量 的一种有效手段。改性处理剂 ２ ． １微 细 加 工 的选 择 由高 岭 土 产 品 的 用途 确 定 ，不 同 的用 途选 择 不 同 的改 性剂 ， 常用的有硬脂酸盐和各种类型的硅烷。 如， 为使 Ｐ Ｖ Ｃ塑 ２ ． １ ． １ 机械式超细粉碎 电缆填料能防止吸潮， 采 用的是锻烧高岭土进行气流磨粉 主要是依靠机 械设备 的高速旋转粉碎体将其打碎处理。 料、 机械高速旋转时， 高岭土会在 离心力 的作用下四处分散 ， 高速 碎后 ， 再用加热混合机（ １ ０ ５ ０ ℃） ３ ％硅油与高岭土搅拌混合的 进行改性处理： 作橡胶、 塑料活性填料的高岭土， 则可用 旋转 的粉碎体会和这些高岭土粗矿粒相碰撞 ， 并将其击碎， 或 方法 ，
浅析高岭土 的深加工
李召东
摘 要
王怡 然
关 云 鹏
１ ２ ３ ０ ０ ０ ）
（ 辽宁工程技术大学矿业学院 辽宁 ・ 阜新
高岭土是一种重要 的非金属矿产资源， 用途广泛 ， 对其进行充分的深加 工及开发应用 能够有效地推动地方经 高岭土 深加工 应用现状
文 献标 识 码 ： Ａ
济 的发展 。本 文立足于高岭土 的特性 ， 主要介绍 了高岭土 的几种深加工方法 ， 并进 一步分析 了高岭土 的应用现状。
３高 岭 土 的 应用 现 状 磨机 等 。 高岭 土 经 过充 分 的深 ｊ ｊ ｎ－ ｒ ， 其性能、 使用 效 果 和应 用 范 围 ２ ． １ ． ２气流 式超 细 粉 碎 此 方 式 具 有 非 常 高 的超 微粉 碎效 果 ，应 用 广泛 。它 主 要 均 得 到 改善 或 提 高 ， 可 广 泛 应 用 于 陶 瓷工 业 、 造 纸工 业 、 耐火 是 依赖 过 热 蒸 汽 或压 缩 空 气 等 高 速 气 流使 高岭 土 在气 流 的冲 材料 工业 、 橡胶工业 、 油漆工业及 塑料工业等 。此外： Ｐ ６ １ ９
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
高岭土结构在煅烧过程中的变化
高岭土结构在煅烧过程中的变化脱羟、脱水反应是高岭土煅烧过程中发生的主要化学变化。
以上所有特征可以表明，从低温到高温煅烧的过程中，高岭土晶相发生变化，依次为高岭土、偏高岭土和含尖晶石的高岭土。
对煅烧高岭土的晶体结构、化学活性的变化、热力学特征以及煅烧后高岭土理化性能的变化进行研究测试，结果表明，高岭土的S04大量分解，煅烧后高岭土中S03含量降低，煅烧温度在500℃以前时，高岭土晶体结构几乎保持不变，煅烧温度达到550℃时，高岭土晶体结构遭到比较严重的破坏。
650℃时，高岭土特征衍射峰几乎全部消失，高岭土结构遭到完全破坏。
煅烧温度在750℃．950℃之间时，高岭土开始转变为无定型的偏高岭土。
从低温到高温煅烧的过程中，高岭土晶相发生变化，依次为高岭土、偏高岭土和含尖晶石的高岭土。
研究发现，煅烧到550℃时，高岭土脱羟化，脱羟化后的高岭土活性强，更易与有机硅烷反应，550℃煅烧高岭土理化性能优越，符合进一步改性的需求。
高岭土的差热热重分析如图4—3所示。
分析DTA曲线可知：在100℃、150℃、200℃均出现小的吸热谷，这都可以归因于高岭土脱水。
其中，煅烧温度为80℃时，高岭土脱去表面吸附水；煅烧温度达到150℃时，内层吸附水脱出，这些吸附水未与高岭土结合成键，故而容易脱出；温度继续升高达到200℃以上时，高岭土层间的插层水脱出，由于其与高岭土结合形成氢键，因而需要较高煅烧温度才能脱出。
从TG曲线也可以反映相应的失重情况，失重情况与吸热情况基本一致。
从400℃．600℃，DTA曲线显示出显著地吸热谷，TG也曲线急剧下降，变化显著，高岭土失重量达到20％，这可以归因于高岭土结构水的完全消失和羟基脱去，高岭土结构遭到严重破坏。
这说明高岭土内部结构水的含量远远大于吸附水，在图4．2的红外谱图变化中也有相似反映。
在此温度区间，由于结构水的完全脱出，高岭土也发生很大程度的相变，因此吸热最为明显。
530℃以后，TG失重曲线几乎不发生变化，但是DTA曲线吸热，这是高岭土相变所致，并且与XRD测试结果一致。
高岭土在生产橡胶管填料中的应用分析
Ｃ ｈｉ ｎ ａ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｒ ｅ ｖｉ ｅ ｗ
啊ｌ 高 岭 土 在 Nhomakorabea生 产 橡 胶 管 填 料 中 的应 用 分析
王 秀 芳
（ 淮北 矿 业集 团塑里 矿 业公 司 安 徽 淮北 ２ ３ ５ ０ ０ ０ ） ［ 摘 要］ 高岭 土在 橡胶 管生 产 中的 应用情 况 是很 复杂 的 。 主 要是 以当地 产高 岭土 替代 轻钙 原料 ，在保证 质 量 的前提 下 降低 生产 成本 。 高 岭 土是一 种 独特 的 高岭 土资 源 ， 尤 其经过 煅烧 后 的高 岭土是 一种 独特 的优 质原 料 。 只要 经过 超 细粉碎 和表 面改 性等 深加 工技 术处 理就 能成 为橡 、 塑 等高分 子 材料 的填料 。 本文 主要 针对 此 问题进 行探 讨 。 ［ 关键词］ 高岭 土 橡胶 管 填料 原料 分 析 中图 分类 号 ： Ｔ Ｑ ３ ３ ０ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ９ —９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ０ ９ — ０ ３ ０ ９ — ０ １
一
既使 通过 超细粉 碎达 到微 米水 平 ， 其表面 积 的提高 也是 有限 的。 煅烧高 岭土 粉
体是特 殊 的多孔膨松 孔 隙结构材 料 ， 不 仅具有 外 比表 面积 ， 还有 许多 内通道 提 高 比表面 积 的做法 ： 一 是提 高外 比表 面积 ，即通 过超 细粉碎 来 实现 ； 二是 通过 扩 大内通 道 的做 法 。 目前 已经开 发 出的工艺 有酸洗 法 和核磁 共振 方法 。 通 过这
之 间 的界 面作 用 明显增 加 ， 可 以得 到力学 性 能 和加 工性 能均 优 的填 充改 性材
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导致有机高分子制品的力学性能及其它一部分性能 合 ,齐聚形成网状结构的膜 ,覆盖在高岭土粉体颗粒
下降 ;并且高岭土的填加量不能过大 。为了改变这 表面 ,并外露有不能水解的与有机高分子有反应能
种状况 ,向功能型要求发展 ,就要对煅烧高岭土进行 力的有机功能团 R ,这些反应活性功能团可与有机
表面改性 ,使之改善煅烧高岭土与有机高分子材料 高分子树脂等发生化学反应或物理缠绕 ,使煅烧高
技术要求 ,加入一定量的其它功能性的助剂 ,配合主 分散 效 果 及 硫 化 效 率 有 明 显 的 改 (下转第 13 页)
— 49 —
石油化工学院学报 ,1998 ,10 (4) :4～7 11 Zhang , Yong. Effect of silicone oil on t he mechanical properties of
体 ,2001 (6) 25 Carpentier ,Fabien ( ENSCL) ,etc. Rheological investigations in fire
retardancy :Application to et hylene2vinyl2acetate copolymer2magne2 sium hydroxide/ zinc borate formulations [J ] . Polymer Internation2
近年来 ,偶联剂的品种较多 ,所以表面改性剂的
应用领域和提高有机高分子制品质量的一条有效的 选择是高岭土表面改性的关键 。不同的硅烷偶联剂
途径 。
与其它助剂的复配方法 、使用方法和适用的范围都
1 煅烧高岭土表面改性
不相同 。因而要根据不同的有机高分子基料及不同
煅烧高岭土表面改性是根据高分子等制品的需 应用行业的技术要求等 ,选择不同的偶联剂和助剂 。
方式进入到改性腔中 ,高岭土可在该段加热 。物料 增强 ,成本降低 。
进入改性腔体后 ,在高速旋转的转子带动下 ,呈流化
在 PVC 塑料电缆中加入改性高岭土 ,可提高电
态旋 转 , 对 物 料 进 行 充 分 打 散 混 合 和 强 制 改 性 。 缆的体积电阻率 (表 1) ,是高压电缆生产中不可缺
第 25 卷增刊 2002 年 9 月
非金属矿
Non2Metallic Mines
Vol125 Special Issue Sep ,2002
煅烧高岭土表面改性
李宝智1 徐星佩2
(1 核工业包头助剂厂 ,包头 104010 ;2 长沙矿冶研究院 ,长沙 410000)
摘 要 主要叙述了煅烧高岭土的表面改性 ,介绍了改性剂 、改性设备和改性方法 ,并列举了改性煅烧高岭土的应用效果 。 关键词 煅烧高岭土 表面改性 偶联剂
加入改性剂 ,然后再经高速搅拌等工艺 ,达到表面改 2 改性煅烧高岭土的应用
性的目的 。
211 在塑料中的应用 由于改性高岭土的物化性
用连续改性机改性 : SL G 三筒连续改性机是将 质 ,在塑料行业中得到了十分广泛的应用 ,特别是在
高岭土和复合改性剂按一定比例分加 ,以螺旋送料 有些制品中能起到功能性的作用 ,使制品的功能性
及加工工艺等 。应以此为依据 ,有针对性地选择好 强效果 ,由此改善了橡胶制品的生产工艺和产品的
改性剂 ,调整好改性剂的配方 ,确定合理的加工工 性能 。
艺 。高岭土的表面改性 ,不仅只用偶联剂 ,而是要根
改性高岭土在橡胶中的应用 ,一般都能起到半
据不同煅烧温度的高岭土性质及有机高分子制品的 补强以上的效果 (表 3) ,并有利于和胶料的交联 ,其
体的表面改性剂 ,可复配其它有协同作用的偶联剂 的料流撞击到折流板上 ,改变物料流动的方向 ,物料
和其它助剂 。
可旋转式的上下转动 ,强化了物料的混合与分散效
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果 ,当磨擦升温后 ,滴加助剂 ,调整煅烧高岭土的表 体偶联剂进行更有效的表面改性 ,使改性高岭土的
观性质 。当温度继续上升时 ,以雾化或滴加的方式 性能和质量达到更高的要求 。
本 ,更重要的是能够提高其部分性能 。但是煅烧高 分子中的烷氧基 ,首先可水解形成反应活泼的硅醇
岭土与有机高分子材料基质的界面性质有所不同 , 基 ,然后与高岭土表面的羟基反应 ,形成氢键 ,并缩
由此可造成两者的亲合性差 ,使之影响到煅烧高岭 合成共价键 。由于氢键和共价键是远比范德华力强
土在有机高分子材料中的分散和交联等作用 ,从而 的界面作用力 ,此时硅烷各分子间的硅醇基相互缩
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表 2 不同填料大棚膜中的远红外线阻隔率 ( %)
空白
改性碳酸钙 远红外线陶瓷粉 改性高岭土
50
61
70
8616
表 3 改性高岭土在橡胶中的补强效果
不同 ,这样就给煅烧高岭土的表面改性提出了一个 重要的问题 ,即怎样才能适应和满足其要求 ,并能显 示出改性高岭土的功能性 。因此 ,改性高岭土能否 起到功能性作用 ,首先应注意各种有机高分子制品 的原辅材料和生产工艺的技术环节 ,是不是能在加
的亲合性 ,提高在有机高分子材料中的分散性 ,增加 岭土与有机高分子基料之间增加了交联的键桥 ,形
制品的功能性 ,加大煅烧高岭土的填加量 ,降低制品 成了牢固的化学键 ,即达到对高岭土进行表面改性
的成本 ,提高产品的附加值 。由此说明 ,煅烧高岭土 的效果 。
的表面改性是一项重要的深加工手段 ,也是扩大其
111 表面改性剂 一般用于有机高分子制品中的 速捏合机和连续式改性机 ,也可用高频振动研磨机
改性高岭土的表面改性剂 ,多为偶联剂 。偶联剂主 对煅烧高岭土进行表面改性 。
要为硅烷类 、钛酸酯类 、铝酸酯类等 。用于煅烧高岭
用高速捏合机改性 :将煅烧高岭土粉体加入到
土的表面改性剂 ,一般是以选择硅烷类偶联剂为主 捏合机中 ,在搅拌叶片的高速旋转运动下 ,高速旋转
highly filled HDPE composites[J ] . Polymers and Polymer Compos2
ites ,8 7 2000 12 安悦等 1 无机阻燃剂天然水镁石的表面改性机理 [J ] 1 抚顺石
油学院学报 ,1998 (6) 13 王丽秋等 1 纤维级氢氧化镁阻燃体系研究 [J ] 1 功能高分子学
要 ,有目的地将其表面原有的物化性质进行改变 ,即 对特殊要求的产品要选择两种以上有协同作用的偶
利用表面化学的原理 ,将偶联剂等在高岭土颗粒表 联剂及助剂 ,配制成复合表面改性剂 ,对煅烧高岭土
面产生吸附作用或化学反应 。根据偶联剂含有两类 进行复合表面改性 。也可根据技术要求等情况 ,将
不同性质的化学基团结构的特点 ,使其中的一部分 两种以上的偶联剂和助剂分先后加入使用 。
PSC 连续改性机是先将高岭土在螺旋送料段加热 , 少的一种功能性材料 。
然后输送到雾化腔 ,复合改性剂以雾状与物料接触 ,
表 1 改性高岭土在 PVC 塑料电缆中的应用
得以充分混合 。进入打散段 ,在搅拌棒的高速搅拌 下 ,对物料进行充分的打散和混合 ,以达到表面改性 的目的 。
用高频振动研磨机进行表面改性 :该设备是依 靠激振器 ,使筒体内的介质产生高频率小振幅的振 动 ,由于振动加速度比重力加速度大得多 ,使磨管内 的介质产生高强度的冲击和旋转运动 ,并且物料可 快速升温 ,使物料在强力振动和一定的温度中能快 速有效地被打散 、混合 。该法可将煅烧后的高岭土 的打散和表面改性一次完成 ,在打散的过程中即可 进行表面改性 。使用该机前首先要调整好介质的级 配 ,当物料输入磨机振动磨擦升温后 ,复合改性剂可 在磨管的加液口处以雾化的方式按物料的流动比量 加入 ,也可在上 、下磨管的加液口处 ,分别加入助剂 和改性剂等 。该设备的改性效果不但好 ,而且还可 提高煅烧高岭土的加工效率 、简化生产工艺 ,降低了 高岭土的改性成本 ,具有很好的应用价值 。 113 表面改性主要注意的问题 目前改性煅烧高 岭土主要应用于有机高分子制品行业 ,而这些行业 所用的有机原料 、配方 、加工工艺及技术性能的要求
业 ,1997 (5) 20 李玉华等 1 氢氧化镁填充的 VAMAC 无卤低烟阻燃电缆胶料的
配方和性能[J ]1 橡胶工业 ,1997 ,44 21 丁军等 1 复合无卤阻燃剂及其在电缆料中的应用研究 [J ] 1 化
学与粘合 ,1997 (2) :107～109 22 叶红卫等 1 红磷/ 氢氧化镁高效阻燃体系研究[J ]1 石化技术与
量 、规格 、配方设计等工艺技术参数和工艺条件等 , 高各种配合剂在胶料中的分散和交联程度 ,是确保
这些因素都能影响到改性高岭土的应用效果 。
制品胶料质地均一和制品性能优异的关键 。改性煅