表面改性——高岭土

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应用。根据改性原理的不同，可分为无机改性、有机改性和插层改性三种。

1

无机改性

通过表面改性处理和超细化处理以及将二氧化钛粉体包覆于惰性基体高岭十颗粒表面制备复合钛白粉是节约钛白粉的方法之一，可用于塑料、橡胶、造纸和涂料的颜料。

2

有机改性

高岭土填料表面有机改性的目的是改善它在橡胶、电缆、塑料、油漆、涂料、化工载体等方面的应用性能。常用的表面改性剂有硅偶联剂、有机硅(硅油)、聚合物、表面活性剂以及有机酸等。

2.1

硅烷偶联剂改性

硅烷偶联剂是高岭土最常用和有效的表面改性剂。改性工艺比较简单，一般是将高岭土和配制好的硅烷偶联剂一起加入到表面改性机中进行表面改性处理。最终影响处理效果的因素较多，如高岭土的黏度大小和表面特性(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、温度等。

2.2

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。经过煅烧，高岭土脱除结构水，生成的偏高岭石表面很容易与硅油分子中的氧作用，使得硅油包覆在煅烧高岭土颗粒的外层，形成一个分子层厚度的疏水膜,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。

2.3

有机酸改性

硅烷包覆处理高岭土填料的生产成本较高。美国专利4798766采用胺化处理后，再用不饱和有机酸，如乙二酸、癸二酸、二羧基酸等对胺化高岭土等硅酸盐矿物填料进行表面处理。用此方法处理后的改性高岭土可用作尼龙66的填料。

2.4

有机胺改性

阳离子表面活性剂，如十八烷基胺也可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。

3

插层改性

高岭土单元层间存在-OH键和Si-O 键，容易形成氢键，再加上层间距很小，部分极性小分子能够插人其层间，撑大其层间距，并使层间亲水性转变为亲油性，使层间的表面能降低，有利于其他有机大分子通过置换过程进入高岭土层间。

高岭土的插层改性是通过层间氢键的断裂和新氢键的形成来实现的，即电子转移机理。在电子转移过程中，质子给体得到一个电子而形成氢键，这类插层剂含有-NH,、-OH、-COOH 等官能团;质子受体则是失去一个电子而形成氢键，这类插层剂一般含有 C=〇、-NO、S-O等官能团;同时具有质子给体和质子受体的官能团，具有得到电子和失去电子的双重能力，能单独或是同时形成氢键，这类插层剂含有-CO-NH2,-CO-NH-等官能团。对于不同的有机分子，形成的氢键各不相同。

参考文献：

郑水林.粉体表面改性(第四版)[M].中国建材工业出版社,2019.

Xiaoyu Z ,Shengping L ,Yueqing D , et al.Benzalkonium chloride modified kaolinite with rapid bactericidal activity for the development of antibacterial films[J].Materials Today Communications,2023,35

刘明泉,金盈,李硕,等.改性高岭土的制备及其应用[J].中国陶瓷,2021,57(04):68-72.

陈子升.改性高岭土的制备及其应用[D].景德镇陶瓷大学,2020.

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2024年非金属矿粉体加工及应用技术培训（第五期）

8.28-30日 北京

培训内容

（一）非金属矿粉体绿色加工工艺

1. 粉体超细粉碎与分级

2. 粉体的分散与助磨
3. 典型粉体加工工艺路线与设备选择

4. 粉体的干燥与打散
5. 矿山及车间除尘系统
6. 优秀企业生产案例分享
（二）粉体表面改性技术
1. 粉体表面改性的原理和方法
2. 表面改性剂及其用法
3. 表面改性工艺与设备

4. 过程控制与产品检测

5. 典型粉体表面改性过程中常见问题分析
6. 表面改性粉体的应用

（三）无机粉体在塑料中的应用
1. 塑料行业概况
2. 塑料填充改性和母粒制备技术

3. 无机材料在降解塑料中的应用及发展趋势
4.无机粉体在阻燃塑料中的应用及发展趋势
（四）无机粉体在涂料中的应用
1. 涂料的组成及特点
2. 颜填料在涂料中的主要作用
3. 颜填料影响涂料性能的主要因素
4. 涂料对颜填料的要求
5. 颜填料稳定分散
6. 颜填料的改性
7. 颜填料与漆料之间的界面作用
8. 颜填料在涂料中的遮盖力问题
（五）粉体基本性能检测及表征方法