煅烧高岭土是塑料、橡胶、纤维等高分子材料重要的功能填料，但由于其与有机聚合物的界面性质不同，存在相容性差、难以均匀分散的缺点，过多地添加还会导致材料机械强度下降、易脆化等。因此，portant; overflow-wrap: break-word !important;">除了白度和粒度方面的要求外，还必须采用物理、化学方法对高岭土表面进行包覆改性处理，以改变其表面的物理化学性质，提高其与高分子材料的相容性，改善其在高分子材料中的分散性。
煅烧高岭土表面改性常采用表面化学方法，即在高岭石颗粒表面包覆一层有机物（偶联剂），使高岭石表面性质发生变化，由亲水疏油变为亲油疏水，增强与有机物基体之间的相容性。常用的偶联剂有硅烷和钛酸酯偶联剂，其作用机理是：偶联剂经水解变成同时具有亲水基团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；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。硅烷偶联剂的羟基可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。相继产生的氢键包覆在高岭土表面，使得处于偶联剂另一端外露的具有反应性的疏水基团R在塑化过程中很容易与有机高分子材料中的活性基团反应，形成很强的化学键，从而使硅烷偶联剂与高分子材料稳定结合。硅烷偶联剂的种类很多，常用的有乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、甲基硅烷等。适合于高岭土表面改性的钛酸酯偶联剂类型是单烷氧基型、单烷氧基焦磷酸酯基型和配位型。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。粉体表面改性工艺一般有3种：湿法、半干法和干法。表面改性一般以干法为主。干法改性成本低，工艺技术要求不复杂，且效果能达到要求。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。高速捏合机又名高速混合机，是目前国内高岭土改性的主流设备。一台用作高岭土改性的合格高速捏合机需关注以下几方面：a）叶轮的数量、位置、半径以及形状，叶轮与混合机内壁的间隙；由于高速捏合机是一种间隙式改性设备，故会造成产品质量的参差不齐，降低生产效率。另外，改性过程中高岭土粉体的纳米效应与小尺寸效应会使表面改性剂与粉体颗粒在未充分接触、包覆或化学反应的情况下因表面能高以及高速运动的碰撞摩擦而产生静电，继而凝聚成为一个个“粉团”，这就是复合材料中所谓的“白点”。连续改性机具有产品质量较稳定、生产效率较高的优点，在国外使用较为成熟。目前，国内主要用在滑石粉、云母、碳酸钙等粉体的改性中。由于高岭土的黏结性较大，螺旋输送时易造成堵料现象，分散效果不及使用高速捏合机，所以，国内使用连续改性机改性高岭土受到一定的限制，需进一步改进。该研磨机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，可使磨管内的介质产生高强度的冲击和旋转运动，且高岭土可以快速升温，能使物料在强力振动和一定的温度下快速有效地被打散混合。该设备可将煅烧后高岭土的打散和表面改性一次完成。但由于机械力的强大冲击作用，会使部分本已包覆好的颗粒重新冲击出新的断面，从而影响最终改性效果。
2023-10-18
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