高岭土表面改性方法概述

高岭土表面改性方法概述

摘要：介绍高岭土表面改性方法、改性机理及改性效果的表征方法。常用的高岭土表面改性方法有煅烧改性、偶联剂改性、包膜处理及化学接枝处理。表面改性提高了高岭土与有机物基体的相容性和结合力,并改善了其在有机物基体中的分散性；高岭土表面改性效果表征方法主要有沉浮法、活化指数法、浊度法、表面润湿法、特征系数法、吸附性法。

关键词：高岭土；表面改性；改性效果表征

An Overview of Kaolin Performance Modification Method Abstract ：The kaolin surface modification method, the modification mechanism and the characterization methods of modified effect are introduced. The surface modification methods commonly used in kaolin are calcining modification, coupling agent modification, capsular processing and chemical graft processing.

Surface modification to improve the compatibility and binding capacity of kaolin and organic matrix,and to improve its dispersion in the organic matrix; the characterization methods of kaolin modified effect including sink and float method, activation index method, turbidity method, surface wetting method, characteristic coefficient method, adsorption method.

Keywords：Kaolin ；Performance modification；Modification effect characterization

高岭土是高岭石族矿物的一种，在陶瓷、造纸、橡胶、耐火材料、塑料行业等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[1]。目前，国内外开展了许多有关高岭土应用的研究。这些研究一方面加深了对高岭土性质的认识，另一方面也促进了相关行业的发展。而不同产地的高岭土的矿物形成条件及开采加工方法互有差异，导致其表面性能有很大差别，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效果的重要手段。

1 高岭土矿物表面物理化学特征及实际应用要求

1.1 高岭土矿物表面物理化学特征

高岭土又称瓷石，是多种矿物组成的含水铝硅酸盐的集合体，主要有用的成分是高岭石，其晶体化学式为2Al2Si2O5(OH)8或2SiO2·Al2O3·2H2O，显然是一种含水铝硅酸盐。高岭石中的水是以—OH的形式存在，其晶体结构的特点是由—Si—O四面体层和—Al—(O，OH)八面体层连接而成。高岭石每个结构单元层的O与相邻结构单元层八面体层的—OH通过氢键相结合，使高岭土结构单元呈层状堆积。这种层间力由于是弱的氢键和范德华力，故高岭土形态主要呈板状，易于沿与层面平行的方向裂开，而被加工成超细粉。在自然界中高岭土以鳞片状存在，它能与许多极性分子如HC—ONH2、CH3CONH2、(NH2)2CO等相互作用，产生高岭石(极性有机分子嵌合复合体)。有机分子进入层间域，并于结构层两表面与氢键相结

合，其结果：1)使高岭土的结构单元层厚增大；2)改变了高岭土的表面性质(如亲水性等)，使高岭土的应用领域由此而拓宽[2]。

1.2 实际应用对高岭土的要求

在实际应用中，由于使用的体系不同，对高岭土性质的要求也不尽相同。

1.2.1白度

白度是高岭土用于造纸、涂料等领域的一个重要指标。高岭土的白度，系指以氧化镁标准白板对457 nm波长的单色光的绝对反射比为基准，以相应波长测得试样板表面的绝对反射比，以百分数表示[3]。-2μm的颗粒>90%，白度大于90%的“双90”高岭土，可以用于造纸涂布领域。煅烧、漂白等工艺都可以提高高岭土的白度，其数值可以通过白度仪来测量。1.2.2粒度

对于用作涂料及填料级的高岭土来说。粒径的大小有一个范围，并且粒径分布越窄越好。可以通过分级的方法来控制高岭土粉体的粒径分布，但对于-2μm的微米级和亚微米级粉体分级的难度较高。粒径测量时需要注意控制颗粒的分散，一般要加入分散剂，超声分散一段时间后再进行测量，以保证测量的准确性。

1.2.3粘质量分数

粘质量分数即指定粘度下的质量分数。对于以浆状使用的高浓悬浮体系来说，控制体系的粘度十分必要。例如，在造纸领域，涂布液的粘质量分数(500mPa·s)在65%以上，太低不利于实际应用，如果不经过处理将很难达到这一指标。粘度可以用粘度计来测量，但是高岭土浓悬浮体系是非牛顿体，仅仅知道其粘度还不能满足实际需要，这就要了解其流变学性质。使用流变仪可以测量高岭土浓悬浮体系在不同切变速度下的切应力及其粘度。分散剂、粘结剂等的加入能极大地改变体系的流变学性质。

2 高岭土的表面改性方法

对高岭土表面改性，主要是提高其白度、亮度、表面化学活性及与聚合物的相容性等。目前主要方法有：

2.1 煅烧改性

煅烧改性是通过物理方法对高岭土进行热处理,把表面的部分或全部羟基脱掉，从而获得特殊的理化性能，如在适当的温度下对高岭土进行煅烧，使其结构中的羟基全部脱出，而新的稳定相(莫来石、方石英等)又尚未形成，此时硅和铝的溶出量最大，高岭土具有很大的活性[4]。

煅烧还可以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)，由原来有序的片层晶体结构的高岭石变成无序结构的偏高岭石，使得原晶体内层的部分基团外露，且由于结晶水的脱去，表面活性点的种类和数量都增多(种类从—OH变为Si—O、Al—O和部分剩余的—OH)，使其反应活性增大。Da-vi-dovits[5 ~6]认为，活化的实质就是高岭土脱去其铝氧八面体中的羟基，使高岭土铝原子的配位数由6变成4或5。

煅烧还会导致高岭土粒径增大，虽然比表面积减小，吸附性有所下降，但表面能降低，使高岭土分散性提高，且无定型化使结构变得松散，也可以提高分散性。煅烧脱羟后的高岭土通常经研磨细化或化学表面改性后作为橡胶、塑料等的补强填料而部分替代白炭黑。Shvarzman等[7]研究发现，当高岭土中的非晶相超过55%时，按ASTM 618标准就可作为活性填料使用了。程先忠等[8]以煤系硬质高岭土为原料研制出了超细煅烧高岭土，并将其作为医用IIR瓶塞胶料的补强剂，结果表明，超细煅烧高岭土对橡胶有很好的补强作用，同时还改善了橡胶的硫化特性和加工性能。

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。煅烧后的高岭土性质稳定，具有白度高、磨耗小和不透明等特点，适合用于合成分子筛、铝盐化工制品、水玻璃等。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。

2.2 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。目前只有硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂的作用机理研究较透彻[9]。

2.2.1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。主要反应如下：1)与橡胶分子链上的双键发生加成反应；2)与因机械力作用而生成的橡胶分子链自由基发生反应；3)发生氢离子转移反应；4)与异氰酸酯缩合；

5)与饱和聚合物反应。整体来看，硅烷偶联剂充当了“桥梁”的作用，使得有机母体与无机粉

体以化学键的方式牢固地结合在一起。

硅烷偶联剂的种类很多，常用的有乙烯基硅烷，如乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)；氨基硅烷，如γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(A-1100)；环氧基硅烷，如β-(3,4-环氧己基)乙基三甲氧基硅烷(A-186)；甲基硅烷，如二甲基二乙氧基硅烷(DMDES)。应该注意的是，三烷氧基硅烷水解形成的三硅醇除与填料反应外，还可与邻近的硅醇反应，从而降低了偶联效率，这还是一个有待解决的问题[9]。

2.2.2钛酸酯偶联剂[10~ 11]

钛酸酯偶联剂的结构通式为：

(R′O)4-n—Ti—(OX—R″—Y)n

其作用机理如下：R′O—为可水解的短碳链烷氧基，能与无机填料表面的羟基发生反应形成单分子层的化学结构；OX—为羧基、烷氧基、磺酸基等，是决定钛酸酯偶联剂特征的重要基团；R″为柔性长碳链，可与聚合物分子链缠绕结合；—Y为羟基、氨基、环氧基等，可与聚合物母体发生反应，形成化学结合。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。

钛酸酯偶联剂可分为单烷氧基型、单烷氧基焦磷酯基型、螯合型和配位型四大类，迄今已发展到60多种，其中适合于高岭土表面改性的类型是单烷氧基型、单烷氧基焦磷酸酯基型和配位型。单烷氧基型钛酸酯偶联剂的特点是具有多种功能，适用范围广，主要适用于处理干燥的煅烧高岭土粉体；单烷氧基焦磷酸酯基型钛酸酯偶联剂含有乙醇螯合基，适用于含水较多的高岭土粉体表面改性；配位型钛酸酯偶联剂耐水性好，多数不溶解于水，不发生酯交换反应，适用于多种类型的煅烧高岭土改性。

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。

2.3包膜处理

包膜处理是利用有机物或无机物在高岭土微粉粒表面包膜而改进其使用性能的一种方法。该法简便、实用性强，对一些使用要求不高的高岭土产品常采用该法改性，如硬脂酸包膜高岭土粉作普通橡胶填料等。

2.4化学接枝处理

化学接枝处理是利用高岭土表面的活性—OH基在一定条件下能与其它物质形成化学键或被其它基团取代的原理，对高岭土表面进行处理的一种方法。经化学接枝处理的高岭土能极大地提高填料的性能，可根据需要选择合适的接枝体和不同的改性条件，达到不同的改性目的。在制造精细化、专用化产品方面，该方法具有较大的优势，高岭土深加工的一个主要方面。

3 改性效果表征方法

为了对高岭土改性效果进行准确的评价，人们试图建立一套简单、可行、实用的方法来

对其进行表征。遗憾的是，到目前为止国内外还没有找到一套统一的鉴定标准，尽管如此，专家、学者们还是取得了不少可喜的成果。高岭土改性效果的表征方法如下。

3.1沉浮法与活化指数法[12]

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。

3.2浊度法[13]

浊度法的机理是当光线通过分散体系时入射光强度会减小，用通过单位厚度体系后入射光强度的变化即浊度τ来表示，τ=1/Lln(I0/I)，其中L为含有散射质点体系的厚度，I0为入射光强度，I为透射光强度。这样就可以用X射线透过法测定因高岭土粉体浓度变化而引起的浊度变化来表征高岭土表面改性的效果，浊度越大，说明高岭土粉体的分散越好；沉降越少，改性效果越好。

3.3表面润湿法[14]

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。

3.4吸附性法

高岭土对橡胶具有补强作用主要是因为其对橡胶有吸附性，吸附性反映形成界面层的能力，吸附性越大，改性效果越好。可以通过测定吸附热或利用反气相色谱法来判定改性高岭土吸附性的大小，从而评价其改性效果的好坏。放出的吸附热越多、反气相色谱柱中气体的保留体积越大，高岭土的吸附性越大，改性效果越好。

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。

4 结语

许多研究人员已在理论和试验两方面都证实了改性高岭土替代炭黑或白炭黑填充塑料和橡胶的可行性，找到了多种高岭土表面改性剂和改性方法，并进行了大量应用性尝试，取

得了可喜成果。这些成果对扩展高岭土资源的应用领域，充分和合理利用高岭土资源，加快我国经济发展有着重要的意义，同时也为高岭土改性的进一步研究指明了方向。

随着高岭土超微细化(纳米化)和表面改性剂的不断研发、改性方法的不断更新、加工设备的不断改良，高岭土将会更大量、广泛地应用于涂料、造纸、橡胶、塑料等行业，不仅可以作为填料以降低成本，更重要的是能够部分或全部替代炭黑和白炭黑，提高材料的刚性、拉伸强度、冲击强度等性能，并赋予材料耐腐蚀、阻燃、绝缘等特殊的物化性能。

参考文献

[1]郑水林，卢寿慈．煤系高岭土的提纯与煅烧研究[J] ．中国矿业，1997，6(6) ：55-59.

[2]吴自强等．高岭土晶体结构、性质及在涂料工业中的应用[J]．中国涂料，1995 (6) ：45-16．

[3]任大伟．利用煤系优质高岭岩生产高白度煅烧高岭土工艺研究[J]．非金属矿，1997(2) ：50-53．

[4]贾宝华，刘高武，贾杰．利用煤矸石制备结晶氯化铝、聚合氯化铝、水玻璃、白炭黑和钛白粉[J] ．化

学世界，1998(12) ：632-634．

[5]Davidovits.Synthetic mineral polymer compound of the silicoa-lumiantes family and preparation

process[P].USA:USP 4 472199,1984-09-18.

[6]Davidovits. Early high-strength mineral polymer[P]. USA:USP 4 509 985,1985-04-09.

[7]Shvarzman A,Kovler K,Grader G S,et al.The effect of dehy-droxylation/amorphization degree on pozzolanic

activity ofkaolinite[J].Cement and Comcrete Research,2003,33:405-416.

[8]程先忠，沈上越，徐德明等．硬质高岭土在药用橡胶中的应用研究[J]．非金属矿，2003，26(3) ：13-22．

[9]肖卫东，何本桥，何培新等．聚合物材料用化学助剂[M]．北京：化学工业出版社，2003．197-202．

[10]杨清芝．现代橡胶工艺学[M]．北京：中国石化出版社，1997．222-223．

[11]陈占勋．废旧高分子材料资源及综合利用[M]．北京：化学工业出版社，1997．74-75．

[12]刘钦甫，朱在兴，许红亮等．煤系煅烧高岭土表面改性研究[J]．中国矿业大学学报，1999，28(1)：86-89．

[13]曹光明，罗廉明，叶菁．一种评价塑料填料粉体改性效果的新方法[J]．化工矿物与加工，2002，31(4)：

5-7．

[14]郑水林．粉体表面改性[M]．北京：中国建材工业出版社，1995．13-24．

高岭土生产工艺标准技术

1.1.1.产品规模 一级高岭土：12万吨/年；二级高岭土：8万吨/年 建筑用砂：5万吨/年；黄铁矿：1万吨/年。 工艺技术方案目前国内高岭土湿法深加工技术比起传统技术有所提高，但在关键技术和关键工艺方面仍然落后国外，特别在自动化程度、成套技术、生产效率和工艺稳定性等方面与欧美、日本还有较大差距。随着石化、造纸、陶瓷、耐火材料等行业的发展，这些行业对高档高岭土的需求在不断地上升，市场不断扩大。高档高岭土行业的发展瓶颈已经显现，需要更加先进的技术、工艺、装备，更加稳定的产品性能、高产能、高效率。 本项目采用自主研发的新技术、新工艺、新装备，淘汰落后的技术、工艺、装备和产能。本项目开发的新型捣浆机用于原料制浆过程中矿物的分散，比原来的制浆时间短，矿物与杂质分离的更完全，有助于后道工序的分选作业。新的分选装备小口径高压旋流器的开发，提高了更细粒级矿物的分级。高档高岭土生产线将采用新的干燥技术比原干燥节约用地70%，干燥效率提高了50%。整条生产线自动化程度提高了，降低了生产和管理成本，同时提高了生产流程的稳定性。项目使用自主开发专利技术 依据流程先后矿浆自流原则，依次布置。原料预处理车间布置在最高处，然后依次为制浆车间、分选车间、超细磨车间、超导磁选车间、压滤车间、干燥车间、轧粒包装车间、中尾矿处理车间。具体详见总平面布置图。

1.1. 2.主流程工艺流程主流程工艺详见附图2“主流程数质量流程图”，进料总量24.22万吨，生产 一级高岭土系列产品10.4万吨，二级高岭土系列产品8万吨，一级品三氧化二铝含量大于35%，铁含量小于0.5%，-2um以下88%，二级品三氧化二铝含量大于30%，铁含量小于0.8%，-2um以下75%。 1.1. 2.1.原料预处理系统运送至原料仓库的原料需要进行破碎至5cm以下。破碎后的原料再通过振动 筛给到皮带输送机，由皮带输送机输送至原料储存料仓。 1.1. 2.2.高浓度制浆系统原料储存料仓中的原料通过板式给料机按一定的给料量加入至捣浆池中，同时 加入水和能使矿浆分散的分散药剂，配制矿浆浓度30%左右，进行高速搅拌打散。 超细磨剥系统浓缩后的精矿矿浆加入混合分散剂，使矿浆完全分散，具有良好的流动性，控制矿浆浓度在45%左右，由变频螺杆泵输送至超细磨剥机进行研磨剥片。 1.1. 2. 3.分选、分级系统高速分散后的矿浆首先进入粗选作业，经过水力旋流器?200、?150，粗选后的 溢流矿浆再进入精选作业，分别经过?75、?25，最后经过超细分级高压旋流器?10。 1.1. 2.4.压滤系统经过分选后的精矿矿浆由柱塞泵输送至大型自动压滤机进行压滤脱水，把浓度为8% 的矿浆压滤成含水30%的半成品。 1.1. 2.5.干燥系统 经过压滤脱水后的半成品送至干燥架进行自然干燥，干燥后成品含水为15%左右。 1.1. 2.6.轧粒、包装系统干燥后的成品运送至轧粒、包装车间，经过破碎机把干燥后的高岭土泥饼破碎 机至3cm～5cm粒径大小的粒状，再经过提升机提升至成品缓冲料仓，然后通过自动卸料方式进入自动包装机进行包装。 1.1. 2.7.中尾矿处理系统经分选系统中粗选作业处理后得到的尾矿以及由?25水利旋流器分选后的尾 矿再经过堆放、风化、解离后加水、分散剂进行二次三次选别，浓缩、压滤、干燥、轧粒包装。 最终产生的粗尾矿再次经过摇床等粗选设备进行粗尾矿的选别作业，分选出石英砂、黄铁矿、高岭土。 1.1. 2.8.选矿废水净化系统主流程和中尾矿系统中压滤机排出的含酸性比较强的废水、浓缩过程中排出 的废水、清洗压滤布产生的废水均排到废水处理系统，通过加入混合药剂，中和掉多余的硫酸根离子等，净化水质，净化后的水进入到循环水池再利用。在制浆过程中需要加入碱性分散剂，而处理后的水偏碱性，这样可以节约大量的药剂。 1.1. 2.9.超细改性系统为开拓占领高端市场，项目设计充分利用公司取得的超细改性工艺技术，建设一 条利用本项目生产的一级高岭土为原料，通过超细改性工艺的2000吨/年的改性高岭土生产线。 1.1. 2.10.破碎系统、原料储存系统原料从公司厂矿或车站码头用自卸车、集装箱货车或农用货车等 运至原料仓库储存。原料棚建在主流程原料棚的北侧山坡上，面积约350m2。根据需要对原料进行

聚酰亚胺的填充改性研究进展

聚酰亚胺的填充改性研究进展 摘要介绍聚酰亚胺材料的主要特点及其应用领域。针对近期PI树脂的改性,包括无机填料、金属及金属氧化物、纳米材料和杂化填料对PI的改性研究进行了较为系统地概述。最后针对我国PI生产及研究现状提出了相应的建议。 关键词聚酰亚胺,无机填料,金属及金属氧化物,纳米材料,杂化填充 聚酰亚胺(PI)是一类综合性能非常优异的聚合物,由于其具有优异的耐高温、耐低温、高强高模、高抗蠕变、高尺寸稳定、低热膨胀系数、高电绝缘、低介电常数与损耗、耐辐射、耐腐蚀等优点而被广泛应用于微电子工业和航空航天材料中。聚酰亚胺的不足之处是不溶、不熔、加工成型难、成本高等,故又限制了其 使用。目前,改性聚酰亚胺主要有组成、结构改造、共聚、共混、填充等方法,其中填充改性是一种简单有效的方法,既可保持其优点又可利用复合效应改善和克 服纯PI的缺陷从而提高其综合性能。在PI中加入不同的填料,可以显著提高其机械强度、硬度及耐磨性。目前常用的填料主要有无机填料、金属及金属氧化物、纳米粒子、杂化填料等,本文对不同填料填充的PI的性能进行了阐述。 1无机填料填充PI 无机纳米材料因具有很低的热膨胀系数和较低的吸水性,故非常适合于对PI的改性[1]。目前,无机填料主要包括玻璃纤维(GF)、碳纤维、石墨、二硫化钼(MoS2)、二氧化硅(SiO2)、陶瓷颗粒等。宋艳江等[2]对玻璃纤维(GF)填充聚酰亚胺复合材料弯曲性能进行了研究,结果发现:刚性填料玻璃纤维改性热塑性聚酰亚胺能明显地提高材料的玻璃化转变温度(Tg)。此外,对聚合物分子链热运动有较强阻碍作用,能较大提高复合材料在高温下的弯曲强度和弯曲模量。在温度为225℃时,复合材料的力学强度保留率在60%以上,并且随填料含量的增加效果更加显著;在相同含量时,长玻璃纤维由于其连续性好能更好地承载应力,较短玻璃纤维增强作用则更为明显。贾均红等[3]考察了碳纤维、玻璃纤维及石英纤维增强PI复合材料在干摩擦和水环境下的摩擦磨损行为。结果表明:碳纤维增强PI复合材料在两种摩擦条件下的摩擦系数和磨损率都随碳纤维含量的增加而不断降低。而玻璃纤维和石英纤维增强P复合材料的摩擦系数和磨损率则随纤维含量的增加而增大。并且材料的磨损均以塑性变形、微观破裂及破碎为主导,由于摩擦副表面吸附或存留水 分的边界润滑作用,相同纤维种类和含量增强PI复合材料在水环境下的磨损率均较干摩擦下的低。高鑫等[4]采用浓硝酸氧化和聚酰亚胺(PI)包覆复合方法对短切碳纤维(CF)进行表面改性,并考察了经复合处理后碳纤维增强聚酰亚胺复合材料 的力学性能。结果表明:经过包覆处理后CF/TPI复合材料的拉伸强度比未处理的提高111 34%,弹性模量提高1091 2%,弯曲强度提高181 78%,冲击强度提74115%。

高岭土的高温改性

高岭土的高温改性 1.文献综述 质纯的高岭土具有白度高、质软、易分散悬浮于水中、良好的可塑性和高的粘结性、优良的电绝缘性能；具有良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换量、较好的耐火性等理化性质。因此高岭土已成为造纸、陶瓷、橡胶、化工、涂料、医药和国防等几十个行业所必需的矿物原料。高岭土在造纸工业的应用十分广泛。主要有两个领域，一个是在造纸（或称抄纸）过程中使用的填料，另一个是在表面涂布过程中使用的颜料。 原子反应堆、航天飞机和宇宙飞船的耐高温瓷器部件，也用高岭土制成。目前，全球高岭土总产量约为4000万吨(该数据属于简单的国与国产量的相加，其中没有统 计原矿的贸易量，包含较多的重复计算)，其中精制土约为2350万吨。造纸工业是精 制高岭土最大的消费部门，约占高岭土总消费量的60%。据加拿大Temanex咨询公司 提供的数据，2000年全球纸和纸板总产量约为31900万吨，全球造纸涂料用高岭土总 用量为约1360万吨。对于一般文化纸，填料量占纸重量的10-20%。对于涂布纸和板( 主要包括轻量涂布纸、铜版纸和涂布纸板)，除了需要填料外，还需要颜料，填、颜 料用的高岭土所占比重为纸重的20-35%。高岭土应用于造纸，能够给予纸张良好的覆 盖性能和良好的涂布光泽性能，还能增加纸张的白度、不透明度，光滑度及印刷适性，极大改善纸张的质量。 高岭土与水结合形成的泥料，在外力作用下能够变形，外力除去后，仍能保持这 种形变的性质即为可塑性。可塑性是高岭土在陶瓷坯体中成型工艺的基础，也是主要 的工艺技术指标。通常用可塑性指数和可塑性指标来表示可塑性的大小。可塑性指数 是指高岭土泥料的液限含水率减去塑限含水率，以百分数表示，即W塑性指数=100(W 液性限度-W塑性限度)。可塑性指标代表高岭土泥料的成型性能，用可塑仪直接测定 泥球受压破碎时的荷重及变形大小可得，以kg·cm表示，往往可塑性指标越高，其 成型性能越好。高岭土的可塑性可分为四级。 可塑性强度可塑性指数可塑性指标 强可塑性>153.6 中可塑性7—152.5—3.6 弱可塑性1—7<2.5 非可塑性<1 结合性指高岭土与非塑性原料相结合形成可塑性泥团并具有一定干燥强度的性

超细煤系煅烧高岭土颗粒物化性质与表面改性

超细煤系煅烧高岭土颗粒物化性质与表面 改性 第22卷第6期 1999年l1月 非金属矿V0:22No.6 Non—Meta1]icMinesNov.1999 / 超细煤系煅烧高岭土颗粒物化性质与表面 _-.三童墨二一陈秀枝袁京莉 (北京科技大学资源工程学院.北京100083) 摘要在研究1超细壤未煅烧高岭土颗粒的物理化学性质后.螬旮颜料的特性分析7遛细蝶隶域境高峥土柠 酎原因结果表明,超妇蝶系艘烧寄母三的高白度,高折光拍数,鞋强适盖力抵哑油量等枷也性鲍是将其作为故白代 曾i粒表面吸附能卉的增强囊表面电位有利于其与杠面随性药剂作用 关键词爆帛搬烧高岭土兰墨兰暑苎苎 煤系高岭土通过煅烧和超细粉碎,大幅度地提 高了其白度,作为常用的工业矿物资源,如何提高其 应用价值显得尤为重要.超细粉碎为拓宽其应用领 域开辟了新的途径,而超细粉碎过程中所引发的颗 粒结构,及其物理化学性质的变化特点,则为其进一 步深加工(如表面改性)提供了理论依据. 在粉碎过程中,物料受外界机械力的作用,宏观 上表现为物料颗粒细化和比表面积的增大,而微观 上由于部分能量储聚在颗粒体系内部,从而导致颗 粒晶格畸变,晶格缺陷加深,无定形化,生成游离基, 表面自由能增大,外激电子放射或出现等离子态等.

因此,物料活性提高,反应能力增强,这种在粉碎过 程中因机械力的作用而引起的颗粒物理结构和物化性质变化的现象,称为"超细效应"或"机械力化学效应". 下文就煤系煅烧高岭土湿法超细粉磨产生的物 化性质的变化,结合钛自粉颜料的性能要求,浅析了超细煤系煅烧高岭土粉体作为钛自代用品基体的原因. 1试验与测试方法 煤系煅烧高岭土试样取自陕西某地高岭土厂, 试样d17.69gin,在试验室经湿式盘式搅拌磨通过 优化工艺参数,分别获得了d0为296gin(产物A, 下同)和O,95m(产物B,下同)两种产品.并分别对 以上三种物料进行了物化性能测试.测试方法按相应国标进行. 2试验结果与讨论 2.1密度变化有人曾研究干式磨矿条件下, imm的石英磨至0imm时,其密度由265g/cⅡ 降至2.37crrl左右;而对湿法研磨过程中颗粒密 *画章自然科学基奎资助项目.蝙号59704006 — 于图1.结果表明,磨矿后产物特别是超细颗粒(产 物B)的吸水能力明显强于宋磨试样,与后者相比, 前者不仅在相同时间下的吸水率和达到饱和之后的吸水率均大于后者.而且达到饱和的时同也较短. 基体(产物B)l4天吸水达到饱和.而试样和产物A 20天仍未饱和,由此说明,颗粒细化的过程亦即吸 水能力增强的过程不排除磨矿产物固粒度细,比

高岭土指标及应用

高岭土指标及应用 高龄土的用途质纯的高岭土具有白度高、质软、易分散悬浮于水中、良好的可塑性和高的粘结性、优良的电绝缘性能；具有良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换量、较好的耐火性等理化性质。因此高岭土已成为造纸、陶瓷、橡胶、化工、涂料、医药和国防等几十个行业所必需的矿物原料。有报道称，日本还有将高岭土用于代替钢铁制造切削刀具、车床钻头和内燃机外壳等方面应用。特别是最近几年，现代科学技术飞速发展，使得高岭土的应用领域更加广泛，一些高新技术领域开始大量运用高岭土作为新材料，甚至原子反应堆、航天飞机和宇宙飞船的耐高温瓷器部件，也用高岭土制成。 目前，全球高岭土总产量约为4000万吨(该数据属于简单的国与国产量的相加，其中没有统计原矿的贸易量，包含较多的重复计算)，其中精制土约为2350万吨。造纸工业是精制高岭土最大的消费部门，约占高岭土总消费量的60%。据加拿大Temanex咨询公司提供的数据，2000年全球纸和纸板总产量约为31900万吨，全球造纸涂料用高岭土总用量为约1360万吨。 高岭土在造纸工业的应用十分广泛。主要有两个领域，一个是在造纸(或称抄纸)过程中使用的填料，另一个是在表面涂布过程中使用的颜料。对于一般文化纸，填料量占纸重量的10-20%。对于涂布纸和纸板(主要包括轻量涂布纸、铜版纸和涂布纸板)，除了需要填料外，还需要颜料，填、颜料用的高岭土所占比重为纸重的20-35%。高岭土应用于造纸，能够给予纸张良好的覆盖性能和良好的涂布光泽性能，还能增加纸张的白度、不透明度，光滑度及印刷适性，极大改善纸张的质量。

高龄土的工艺特性 1．白度和亮度 白度是高岭土工艺性能的主要参数之一，纯度高的高岭土为白色。高岭土白度分自然白度和煅烧后的白度。对陶瓷原料来说，煅烧后的白度更为重要，煅烧白度越高则质量越好。陶瓷工艺规定烘干105℃为自然白度的分级标准，煅烧1300℃为煅烧白度的分级标准。白度可用白度计测定。白度计是测量对3800—7000 ?波长光的反射率的装置。在白度计中，将待测样与标准样(如BaSO4、MgO等)的反射率进行对比，即白度值(如白度90即表示相当于标准样反射率的90%)。 亮度是与白度类似的工艺性质，相当于4570 ?波长光照射下的白度。 高岭土的颜色主要与其所含的金属氧化物或有机质有关。一般含Fe2O3呈玫瑰红、褐黄色；含Fe2+呈淡蓝、淡绿色；含MnO2呈淡褐色；含有机质则呈淡黄、灰、青、黑等色。这些杂质存在，降低了高岭土的自然白度，其中铁、钛矿物还会影响煅烧白度，使瓷器出现色斑或熔疤。 2．粒度分布 粒度分布是指天然高岭土中的颗粒，在给定的连续的不同粒级(以毫米或微米筛孔的网目表示)范围内所占的比例(以百分含量表示)。高岭土的粒度分布特征对矿石的可选性及工艺应用具有重要意义，其颗粒大小，对其可塑性、泥浆粘度、离子交换量、成型性能、干燥性能、烧成性能均有很大影响。高岭土矿都需要进行技术加工处理，是否易于加工到工艺所要求的细度，已成为评价矿石质量的标准之一。各工业部门对不同用途的高岭土都有具体的粒度和细度要求。如美国对

矿物填料在涂料中的应用特性

矿物填料在涂料中的应用特性 1.概述 涂料是一种呈现流动状态或可液化之固体粉末状态或厚浆状态的，能均匀涂覆并且能牢固地附着在被涂物体表面，并对被涂物体起到装饰作用、保护作用及特殊作用，或几种作用兼而有之的成膜物质。 涂料产品除油漆之外，还包括了利用各种合成树脂、乳液等为主要原料生产的溶剂型涂料、乳胶型涂料、水溶性涂料、粉末状涂料等。 涂料中的无机填料又称体质颜料，有时也称颜料增量剂，可分为非功能性填料和功能性填料。前者主要起增量作用，以降低涂料的原材料成本；后者除具有增量作用外，还具有改进涂料或涂膜的某些性能的功能，如控制流变性、改进附着力、控制光泽、提高遮盖力、防止腐蚀和优化颜料积浓度等。 涂料是无机填料的主要用户之一，目前世界上涂料产量约2300万吨/年，共消费填料约600万吨/年。我国已成为世界上的涂料生产大国之一，目前生产的涂料约300万吨/年，大约消耗无机填料80万～100万吨/年。 2.填料在涂料中的功能和要求 涂料中的填料（体质颜料），通常是白色或稍带颜色的，折射率小于1.7的一类颜料。 它具有涂料用颜料的基本物理和化学性能，但由于折射率与成膜物质相近，因而在涂料中是透明的，不具有着色颜料的着色力和遮盖能力，是涂料中不可缺少的一种颜料。由于填料绝大多数来自天然矿石加工产品，其化学稳定、耐磨、耐水等特性好，且价格低廉，在涂料中起骨架作用。通过填充增加涂膜的厚度，改善涂膜力学性能，并能起耐久、防腐蚀、隔热、消光等作用。另一方面把它作为降低涂料制造成本的一种途径，利用其价廉、价格远远低于彩颜料，在满足漆膜遮盖力的前提下，适当添加体质颜料来补充彩色颜料在漆中应有的体积。 涂料中使用填料，降低成本不是唯一作用。填料所起的主要作用与功能是：①在涂料中起骨架、填充作用，增加漆膜厚度，使漆膜丰满坚实；

煤系高岭土

煤系高岭土 煤系高岭土又叫煤矸石，是煤的伴生矿物，是我国特有的宝贵资源，国外虽有，但矿层薄，不具备开采价值。煤系高岭土资源主要分布在内蒙古、陕西、山西等地，储量巨大，已探明的地质储量为28.39亿吨，预测可靠储量为151.20亿吨；我国煤矸石利用率仅达30%～40%。废弃的煤矸石，污染水质；自燃后生成H2S、SO3 等有害气体，污染空气，并造成了酸雨的危害。大量堆积的煤矸石还侵占了越来越多的耕地，构成了对生态和环境的双重破坏。煤系煅烧高岭土加工技术出现在上世纪80年代，随着资源综合利用及循环经济鼓励政策的出台及煤矸石加工技术的日益成熟，在近几年达到了大规模的推广。 与水洗土的区别 自然产出的高岭土矿石，根据其质量、可塑性和砂质(石英、长石、云母等矿物粒径>50微米)的含量，可划分为煤系高岭土、软质高岭土和砂质高岭土三种类型。我国的水洗土资源比较紧张，主要分布在广东、广西、江西一带，而且产品的品位也较巴西、美国的高岭土差；而我国的煤系高岭土储量居世界首位，原矿的品位比较高。水洗土相比，煤系煅烧土的纯度高，易于生产高白度产品，主要应用于各种用途的填料方面。煤系高岭土以其较高的纯度，煅烧白度高，广泛应用于造纸、涂料中，特别是高档铜版纸和中高档涂料，产品的附加值比较高。软质高岭土和沙质高岭土主要应用于造纸涂料和陶瓷行业方面。

煤系煅烧高岭土以其高白度和高遮盖力受到造纸和涂料市场的好评，并在市场上占据了重要的位置。同时随着国内水洗土资源的萎缩，煤系煅烧土日渐受到客户的青睐。 应用领域 公司生产的产品是一种中高档颜、填料，以其独特的性能广泛应用于造纸、涂料、塑料、橡胶等各个领域。 在造纸应用方面，作为填料或颜料使用，可替代价格昂贵的二氧化钛颜料使用。由于煅烧高岭土的多孔膨体结构和高白度的特性，可增加涂料纸涂层空隙体积和松厚度，减少压光时的亮度和不透明度的损失，从而提高其纤维覆盖、不透明度、弹性以及轮转凹印的印刷适应性、抗起泡性；改善油墨吸收性、透印性和减少印刷斑点倾向，提高胶印中的保真度。 在涂料应用中，用作功能性填料或白色颜料，适用于各种涂料的使用，从底漆到面漆，任何固含量、任何厚度和任何光泽的涂层。用高岭土作涂料工业的添加剂，其作用不断体现，优质煅烧高岭土可以大大提高涂料产品的耐候性，耐化学药品腐蚀性。可以降低涂料的粘稠度，提高流平性，减慢沉降速度，提高附着力。可改善涂料储存稳定性、涂刷性、涂层的抗浮色和发花性等。还可以提高涂膜的遮盖力，替代部分价格昂贵的钛白粉，降低涂料成本。

高岭土和膨胀土特性

高岭土与膨胀土特性 一、高岭土： 质纯的高岭土具有白度高、质软、易分散悬浮于水中、良好的可塑性和高的粘结性、优良的电绝缘性能；具有良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换量、较好的耐火性等理化性质。因此高岭土已成为造纸、陶瓷、橡胶、化工、涂料、医药和国防等几十个行业所必需的矿物原料。高岭土在造纸工业的应用十分广泛。主要有两个领域，一个是在造纸(或称抄纸)过程中使用的填料，另一个是在表面涂布过程中使用的颜料。 1. 化学式 Al2O3-2SiO2-2H2O 2．粒度分布 粒度分布是指天然高岭土中的颗粒，在给定的连续的不同粒级(以毫米或微米筛孔的网目表示)范围内所占的比例(以百分含量表示)。高岭土的粒度分布特征对矿石的可选性及工艺应用具有重要意义，其颗粒大小，对其可塑性、泥浆粘度、离子交换量、成型性能、干燥性能、烧成性能均有很大影响。高岭土矿都需要进行技术加工处理，是否易于加工到工艺所要求的细度，已成为评价矿石质量的标准之一。各工业部门对不同用途的高岭土都有具体的粒度和细度要求。如美国对用作涂料的高岭土要求小于2μm的含量占90—95%，造纸填料小于2μm的占78—80%。 3．可塑性 高岭土与水结合形成的泥料，在外力作用下能够变形，外力除去后，仍能保持这种形变的性质即为可塑性。可塑性是高岭土在陶瓷坯体中成型工艺的基础，也是主要的工艺技术指标。通常用可塑性指数和可塑性指标来表示可塑性的大小。可塑性指数是指高岭土泥料的液限含水率减去塑限含水率，以百分数表示，即W塑性指数=100(W液性限度-W塑性限度)。可塑性指标代表高岭土泥料的成型性能，用可塑仪直接测定泥球受压破碎时的荷重及变形大小可得，以kg·cm表示，往往可塑性指标越高，其成型性能越好。高岭土的可塑性可分为四级。 可塑性强度可塑性指数可塑性指标 强可塑性>153.6 中可塑性7—152.5—3.6 弱可塑性1—7<2.5 非可塑性<1 4．结合性 结合性指高岭土与非塑性原料相结合形成可塑性泥团并具有一定干燥强度的性能。结合能力的测定，是在高岭土中加入标准石英砂(其质量组成0.25—0.15粒级占70%，0.15—0.09mm粒级占30%)。以其仍能保持可塑泥团时的最高含砂量及干燥后的抗折强度来判断其高低，掺入的砂越多，则说明这种高岭土结合能力就越强。通常凡可塑性强的高岭土结合能力也强。 5．粘性和触变性 粘性是指流体内部由于内摩擦作用而阻碍其相对流动的一种特征，以粘度来表示其大小(作用于1单位面积的内摩擦力)，单位是Pa·s。粘度的测定，一般采用旋转粘度计，以在含70%固含量的高岭土泥浆中的转速来衡量。在生产工艺中，粘度具有重要意义，它不仅是陶瓷工业的重要参数，对造纸工业影响也很大。据资料表明，国外用高岭土作涂料，在低速涂布时要求粘度约0.5Pa·s，高速涂布时要求小于1.5Pa·s。

高岭土

高岭土 1．白度和亮度 白度是高岭土工艺性能的主要参数之一，纯度高的高岭土为白色。高岭土白度分自然白度和煅烧后的白度。对陶瓷原料来说，煅烧后的白度更为重要，煅烧白度越高则质量越好。陶瓷工艺规定烘干105℃为自然白度的分级标准，煅烧1300℃为煅烧白度的分级标准。白度可用白度计测定。白度计是测量对3800—7000Å（即埃，1埃=0.1纳米）波长光的反射率的装置。在白度计中，将待测样与标准样(如BaSO4、MgO等)的反射率进行对比，即白度值(如白度90即表示相当于标准样反射率的90%)。 亮度是与白度类似的工艺性质，相当于4570Å（埃）波长光照射下的白度。 高岭土的颜色主要与其所含的金属氧化物或有机质有关。一般含Fe2O3呈玫瑰红、褐黄色；含Fe2+呈淡蓝、淡绿色；含MnO2呈淡褐色；含有机质则呈淡黄、灰、青、黑等色。这些杂质存在，降低了高岭土的自然白度，其中铁、钛矿物还会影响煅烧白度，使瓷器出现色斑或熔疤。 2．粒度分布 粒度分布是指天然高岭土中的颗粒，在给定的连续的不同粒级(以毫米或微米筛孔的网目表示)范围内所占的比例(以百分含量表示)。高岭土的粒度分布特征对矿石的可选性及工艺应用具有重要意义，其颗粒大小，对其可塑性、泥浆粘度、离子交换量、成型性能、干燥性能、烧成性能均有很大影响。高岭土矿都需要进行技术加工处理，是否易于加工到工艺所要求的细度，已成为评价矿石质量的标准之一。各工业部门对不同用途的高岭土都有具体的粒度和细度要求。如美国对用作涂料的高岭土要求小于2μm的含量占90—95%，造纸填料小于2μm的占78—80%。 3．可塑性 高岭土与水结合形成的泥料，在外力作用下能够变形，外力除去后，仍能保持这种形变的性质即为可塑性。可塑性是高岭土在陶瓷坯体中成型工艺的基础，也是主要的工艺技术指标。通常用可塑性指数和可塑性指标来表示可塑性的大小。可塑性指数是指高岭土泥料的液限含水率减去塑限含水率，以百分数表示，即W塑性指数=100(W液性限度-W塑性限度)。可塑性指标代表高岭土泥料的成型性能，用可塑仪直接测定泥球受压破碎时的荷重及变形大小可得，以kg·cm表示，往往可塑性指标越高，其成型性能越好。高岭土的可塑性可分为四级。 可塑性强度可塑性指数可塑性指标 强可塑性>153.6 中可塑性7—152.5—3.6 弱可塑性1—7<2.5 非可塑性<1 4. 化学式 Al2O3-2SiO2-2H2O

高岭土的表面改性

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

煤系高岭土加工利用现状

中国煤系煅烧高岭土加工利用现状与发展 郑水林1，冯欲晓2，刘贵忠3 1.北京工业大学材料科学与工程学院，北京 100022： 2.内蒙古蒙西高新技术集团，内蒙古乌海 016016； 3.中国建筑材料工业地质勘查中心内蒙古总队，内蒙古呼和浩特 010070 [摘 要] 本文综述了中国煤系煅烧高岭土的生产、消费与技术现状，并展望了未来市场与 技术发展。 [关键词] 煤系高岭土；煅烧；超细粉碎 1 煅烧高岭土的生产、消费与贸易 煤系高岭土是我国的优势非金属矿资源，用煤系高岭土为原料加工的煅烧高岭土以其白度 高、晶形好、孔隙率大、容重小、化学稳定性和绝缘性好、遮盖率强等特性广泛用于油漆涂料、 造纸、橡胶、塑料、电缆、陶瓷等领域。在现代产业发展和传统产业技术进步中起重要作用。 当今世界约有60多个国家和地区生产高岭土。1998年世界高岭土总产量为3980万t，其中精 选优质高岭土约2000万t。但只有美国、英国、中国、巴西等少数几个国家生产煅烧高岭土。 中国以其独特且丰富的煤系高岭石资源而著称于世。但工业规模的以煤系高岭岩为原料的 煅烧高岭土的生产20世纪90年代才起步，而以所谓“双90”(即白度≥90%，细度-2μm含量≥90%) 产品为标志的优质煅烧高岭土的规模化生产1998年前后才开始。1998年中国煅烧高岭土的产量 约6万t，其中白度大于90，细度1250目以上的超细煅烧高岭土产品约2万t，“双90”产品约1 万t，其余为325至500目左右的产品。1999年煅烧高岭土的产量约7万t，较上年增长16.67%，其 中白度大于90，细度1250目以上的超细煅烧高岭土产品约3.0万t，“双90”产品约1.5万t，分 别较上年增长50%。2000年煅烧高岭土的产量约为9万t，其中白度大于90，细度1250目以上的超 细煅烧高岭土产品约4.5万t，较上年增长50%。“双90”产品约2万t，较上年增长33.33%。 目前，中国煅烧高岭土的生产能力已达到13万t，其中高白度和超细优质煅烧高岭土的生产 能力约5万t。煅烧高岭土生产企业主要分布在山西、内蒙、河南、陕西、山东，安徽、湖北等 省(自治区)。主要生产企业有山西金洋煅烧高岭土有限公司、内蒙古三保准格尔高岭土有限公 司、山西阳泉金锐化工有限公司、山西代县喜迪精细化工有限公司、山西琚丰高岭土有限公司、 陕西韩城矿务局高岭土厂、陕西蒲白高岭土公司、河南巩义市中龙高岭土公司、山东兖州矿务

高岭土

高岭土简介

目录 1.概述 0 2.成分及性质 0 2.1.组成成分 0 2.2.理化性质 (1) 3.矿床成因 (1) 4.分类 (2) 5.资源分布 (3) 5.1.中国分布 (3) 5.2.国外分布 (3) 6.工艺性能 (3) 6.1.白度和亮度 (4) 6.2.粒度分布 (4) 6.3.可塑性 (5) 6.4.结合性 (5) 6.5.粘性和触变性 (5) 6.6.干燥性能 (6) 6.7.烧结性 (6) 6.8.烧成收缩 (7) 6.9.耐火性 (7) 6.10.悬浮性和分散性 (8) 6.11.可选性 (8) 6.12.离子吸附性及交换性 (8) 6.13.化学稳定性 (9) 6.14.电绝缘性 (9) 7.加工方法 (9)

7.1.分离方法 (9) 7.2.湿法加工工艺 (10) 7.3.煅烧法 (10) 7.4.剥片法 (11) 7.5.无机酸处理 (11) 8.主要用途 (11)

1.概述 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。因外观呈白色而又细腻，又称白云土、观音土、陶土、阁土粉。因江西省景德镇高岭村而得名。 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理化性质。其矿物成分主要由高岭石、埃洛石、水云母、伊利石、蒙脱石以及石英、长石等矿物组成，化学式为Al2O3·2SiO2·2H2O。 高岭土用途十分广泛，主要用于造纸、陶瓷和耐火材料，其次用于涂料、橡胶填料、搪瓷釉料和白水泥原料，少量用于塑料、油漆、颜料、砂轮、铅笔、日用化妆品、肥皂、农药、医药、纺织、石油、化工、建材、国防等工业部门。 2.成分及性质 2.1. 组成成分 高岭土类矿物是由高岭石、地开石、珍珠石、埃洛石等高岭石簇矿物组成，主要矿物成分是高岭石。 高岭石的晶体化学式为Al2O3·2SiO2·2H2O，其理论化学组成为46.54%的SiO2，39.5%的Al2O3，13.96%的H2O。高岭土类矿物属于1:1型层状硅酸盐，晶体主要由硅氧四面体和绍氢氧八面体组成，其中硅氧四面体以共用顶角的方式沿着二维方向连结形成六方排列的网格层，各个硅氧四面体未公用的尖顶氧均朝向一边；由硅氧四面体层和招氧八面体层公用硅氧四面体层的尖顶氧组成了1:1型的单位层。

塑料填充改性

盛年不重来，一日难再晨。及时宜自勉，岁月不待人。塑料填充改性综合实验 班级： 09030341、09030342 组别：第八、十八组 姓名：乔荣 学号：08 八组成员：原文冉、李闯、李维、温磊、柳超 十八组成员：乔荣、雷俊杰、武忠、李琳、傅令明

塑料填充改性综合实验 一、实验目的 1、进一步了解塑料填充改性的方法，掌握基本配方的配制，加深对偶联剂的作用机理的理解； 2、掌握填充物的含量对复合材料力学性能的影响规律； 3、掌握数据处理和分析的方法。 二、实验原理 通过物理和机械的方法在高分子聚合物中加入无机或有机物质，或将不同类的高分子聚合物进行共混，或用化学的方法实现高聚物的共聚、接枝、交联、或将上述各种方法连用、并用，以达到使材料的成本降低、成型加工性能或最终使用性能得到改善，或在电、磁、光、热、声、燃烧等方面赋予独特功能等效果，统称之为高聚物的改性。填充改性就是在塑料成型中加入无机填料或有机填料，使塑料制品的原料成本降低达到增量的目的，或使塑料的性能有明显改变，即在牺牲某些方面性能的同时，使人们所希望的另一方面的性能得到明显提高或各种性能都得到提高。本实验将不同质量分数的表面处理的碳酸钙粒子填充到聚乙烯中，在双螺杆挤出机的挤压力和剪切力作用下混合均匀，经冷却、吹干、造粒得到填充改性的粒料。将经过干燥的粒料用注射机注射成测试样条，然后测试材料的缺口悬臂梁冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率，找出填料含量对材料力学性能的影响规律。 三、实验用原材料及仪器设备 1、实验用原料及配方 2、实验用仪器设备

（1）、平行双螺杆混炼挤出机（SHJ-36型），螺杆直径36；螺杆长径比36：1；（2）、挤出辅机（包括冷却水槽、风干机、切粒机）； （3）、高速混合机（GH-10）总容积10升，有效容积7升，主轴转速600~3000转/分；（4）、悬臂梁冲击试验机（XJU-22）; （5）、万能拉伸测试仪; （6）、注射机。 四、实验工艺条件的预定 1、材料配方的确定 2.混合工艺条件的确定： 混合时间： 10min 混合机转速：1500r/min 3.挤出机工艺条件： 表格1料筒各段的温度℃ 4.注射机工艺条件 料筒温度及各部分参数 五、实验内容及操作步骤 1、塑料的填充改性实验 （1）称量及混合

由煤系高岭土原位合成NaY分子筛

收稿日期：!""!#"$#"%作者简介：刘欣梅（&’()*） ，女（汉族），山东寿光人，讲师，在读博士研究生，主要从事化学工艺和工业催化方面的教学和科研工作。文章编号：&"""#+)%"（!""!）"+#""’,#"( 由煤系高岭土原位合成-./分子筛 刘欣梅，阎子峰，王槐平 （石油大学重质油加工国家重点实验室及中国石油天然气集团公司催化重点实验室，山东东营!+%"(&）摘要：以煤系高岭土为原料，经碱熔活化、补硅，在优化的合成条件下，可以原位水热合成-./分子筛。详细考察了晶化温度、晶化时间、加水量、老化时间和合成体系中硅铝比等反应因子对合成产物的结构和热稳定性的影响。得出的最佳反应条件如下：合成体系中硅铝经为!，晶化温度$%"0、晶化时间&"1、老化时间&!1、加水量,"!("23。其中，晶化温度和加水量是影响结晶产物物理结构性能的主要因素。采用456、75、-!静态容量吸附法、689#68:等手段对结晶产物的晶态结构、比表面积及孔分布、热稳定性等进行了表征。结果表明，以高岭土为原料可以原位合成出结 晶度较高、无杂晶的-./分子筛。所得分子筛比表面积较高（,!"2!／; ），孔径分布集中（集中在"<(=2），热稳定性好。关键词：高岭土；-./分子筛； 水热合成；晶相；比表面积；孔分布中图分类号：8>,!,

高岭土用途

高岭土用途 高岭土的用途质纯的高岭土具有白度高、质软、易分散悬浮于水中、良好的可塑性和高的粘粘性、优良的电绝缘性能；具有良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换量、较好的耐火性等理化性质。 因此高岭土已成为造纸、陶瓷、橡胶、化工、涂料、医药和国防等几十个行业所必需的矿物原料 白度是高岭土工艺性能的主要参数之一，纯度高的高岭土为白色。高岭土白度分自然白度和煅烧后的白度。对陶瓷原料来说，煅烧后的白度更为重要，煅烧白度越高则质量越好。陶瓷工艺规定烘干105℃为自然白度的分级标准，煅烧1300℃为煅烧白度的分级标准。白度可用白度计测定。白度计是测量对3800—7000Å；（即埃，1埃=0.1纳米）波长光的反射率的装置。在白度计中，将待测样与标准样(如BaSO4、MgO等)的反射率进行对比，即白度值(如白度90即表示相当于标准样反射率的90%)。 亮度是与白度类似的工艺性质，相当于4570Å（埃）波长光照射下的白度。 高岭土的颜色主要与其所含的金属氧化物或有机质有关。一般含Fe2O3呈玫瑰红、褐黄色；含Fe2+呈淡蓝、淡绿色；含MnO2呈淡褐色；含有机质则呈淡黄、灰、青、黑等色。这些杂质存在，降低了高岭土的自然白度，其中铁、钛矿物还会影响煅烧白度，使瓷器出现色斑或熔疤。 粒度分布是指天然高岭土中的颗粒，在给定的连续的不同粒级(以毫米或微米筛孔的网目表示)范围内所占的比例(以百分含量表示)。高岭土的粒度分布特征对矿石的可选性及工艺应用具有重要意义，其颗粒大小，对其可塑性、泥浆粘度、离子交换量、成型性能、干燥性能、烧成性能均有很大影响。高岭土矿都需要进行技术加工处理，是否易于加工到工艺所要求的细度，已成为评价矿石质量的标准之一。各工业部门对不同用途的高岭土都有具体的粒度和细度要求。如美国对用作涂料的高岭土要求小于2μm的含量占90—95%，造纸填料小于2μm的占78—80%。 高岭土与水结合形成的泥料，在外力作用下能够变形，外力除去后，仍能保持这种形变的性质即为可塑性。可塑性是高岭土在陶瓷坯体中成型工艺的基础，也是主要的工艺技术指标。通常用可塑性指数和可塑性指标来表示可塑性的大小。可塑性指数是指高岭土泥料的液限含水率减去塑限含水率，以百分数表示，即W塑性指数=100(W液性限度-W塑性限度)。可塑性指标代表高岭土泥料的成型性能，用可塑仪直接测定泥球受压破碎时的荷重及变形大小可得，以kg·cm表示，往往可塑性指标越高，其成型性能越好。高岭土的可塑性可分为四

高岭土表面改性方法概述

高岭土表面改性方法概述 摘要：介绍高岭土表面改性方法、改性机理及改性效果的表征方法。常用的高岭土表面改性方法有煅烧改性、偶联剂改性、包膜处理及化学接枝处理。表面改性提高了高岭土与有机物基体的相容性和结合力,并改善了其在有机物基体中的分散性；高岭土表面改性效果表征方法主要有沉浮法、活化指数法、浊度法、表面润湿法、特征系数法、吸附性法。 关键词：高岭土；表面改性；改性效果表征 An Overview of Kaolin Performance Modification Method Abstract ：The kaolin surface modification method, the modification mechanism and the characterization methods of modified effect are introduced. The surface modification methods commonly used in kaolin are calcining modification, coupling agent modification, capsular processing and chemical graft processing. Surface modification to improve the compatibility and binding capacity of kaolin and organic matrix,and to improve its dispersion in the organic matrix; the characterization methods of kaolin modified effect including sink and float method, activation index method, turbidity method, surface wetting method, characteristic coefficient method, adsorption method. Keywords：Kaolin ；Performance modification；Modification effect characterization 高岭土是高岭石族矿物的一种，在陶瓷、造纸、橡胶、耐火材料、塑料行业等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[1]。目前，国内外开展了许多有关高岭土应用的研究。这些研究一方面加深了对高岭土性质的认识，另一方面也促进了相关行业的发展。而不同产地的高岭土的矿物形成条件及开采加工方法互有差异，导致其表面性能有很大差别，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效果的重要手段。 1 高岭土矿物表面物理化学特征及实际应用要求 1.1 高岭土矿物表面物理化学特征 高岭土又称瓷石，是多种矿物组成的含水铝硅酸盐的集合体，主要有用的成分是高岭石，其晶体化学式为2Al2Si2O5(OH)8或2SiO2·Al2O3·2H2O，显然是一种含水铝硅酸盐。高岭石中的水是以—OH的形式存在，其晶体结构的特点是由—Si—O四面体层和—Al—(O，OH)八面体层连接而成。高岭石每个结构单元层的O与相邻结构单元层八面体层的—OH通过氢键相结合，使高岭土结构单元呈层状堆积。这种层间力由于是弱的氢键和范德华力，故高岭土形态主要呈板状，易于沿与层面平行的方向裂开，而被加工成超细粉。在自然界中高岭土以鳞片状存在，它能与许多极性分子如HC—ONH2、CH3CONH2、(NH2)2CO等相互作用，产生高岭石(极性有机分子嵌合复合体)。有机分子进入层间域，并于结构层两表面与氢键相结