煤系煅烧高岭土表面改性及在高分子制品中的应用
李宝智1 王文利2
(1 内蒙古包头市瑞智表面改性剂厂,包头 014010;2 中国建材技术情报所,北京 100024)
摘 要 主要介绍了煤系高岭岩的性质,经煅烧后的表面改性机理、方法、设备选择,以及煅烧土在塑料、橡胶、涂料等方面的应用效果。关键词 表面改性 煅烧高岭土 改性 高分子制品
煤系煅烧高岭土作为填料或功能性填料,在涂料、橡胶、塑料等高分子制品中得到了很好的应用。它不仅可降低有机高分子制品的成本,更主要的是能够提高产品的部分性能,使产品的质量有所提高。但是由于煤系煅烧高岭土与有机高分子材料基质的界面性质有所不同,由此可造成亲合性差,影响到它在有机高分子材料中的分散和交联等作用,从而导致有机高分子制品的力学性能及其它部分性能变次。因此,要对煅烧高岭土进行表面改性,旨在改变高岭土粉体界面的性质,改善它与有机高分子材料的亲合性,提高它在有机高分子材料中的分散性,增强制品的多种性能,起到功能性的作用,增加它的填加量,提高产品档次,降低制品的成本。所以说,煅烧高岭土的表面改性,是一项非常重要的深加工手段,并且也是扩大它的应用领域和提高有机高分子制品质量的一条有效途径。
作者在本文中,主要对煤系煅烧高岭土的表面改性方法和工艺技术、应用效果等进行阐述。
1 煤系高岭岩特征
煤系高岭岩主要是由高岭石及炭质等组成。矿石一般为灰色～灰黑色,块状构造,壳状断口,隐晶质结构,晶体呈蠕虫状,结晶有序度高,是我国北方石炭、二叠系煤层中夹杂的一种岩石。这种高岭岩与煤层具有一定的成因关系,一般厚度可达013～115m,而且有的矿段可出现数层。这已成为我国的一种独特的高岭土资源,并且已在高岭土工业中有举足轻重的地位。
高岭岩经过粉碎、超细及不同条件的煅烧,可得到不同用途的煅烧高岭土,其中煅烧是重要的一环:在110℃时,排除吸附水;110℃～400℃时,排除层间水;500℃～600℃时,发生分解;从600℃开始,形成偏高岭石;925℃～1050℃时,形成铝硅尖晶石; 1300℃时,就构成了莫来石。
在高岭岩煅烧过程中,晶体结构的变化、化学活性的改变,与煅烧温度、结晶有序度、伴生组分的种类和煅烧气氛等有密切的关系。对于高岭岩,煅烧温度并非愈高愈好,而是要根据不同的应用领域,选择不同的煅烧温度。如电缆用的改性煅烧高岭土,应选择结晶有序度高的矿石,使其有较高的脱羟温度,较长时间的脱羟过程,在一定的温度和条件中煅烧,可得到具有较高化学活性的电缆用煅烧高岭土。2 煅烧高岭土表面改性
煅烧高岭土的表面改性,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,对其颗粒表面进行包覆,使高岭土的表面有机化,达到改性的目的。
煅烧高岭土表面性质的改变,是依靠表面改性剂在其颗粒表面包覆等实现的。所以,改性剂的选择和应用,是表面改性的关键技术;同时,表面改性工艺和设备,也是这一技术重要的组成部分。
2.1 表面改性剂 煅烧高岭土与有机高分子材料的结合,实质上在于两者的界面能否具有良好的结合。经表面改性的煅烧高岭土分散到有机高分子材料中,在该区域,有机高分子材料2改性剂2煅烧高岭土间可产生一种良好的界面结合,将两种性质差异较大的材料牢固的结合到一起,使煅烧高岭土与有机高分子间产生一种具有特殊功能的“分子桥”,这一“桥梁”的作用就主要取决于表面改性剂。煅烧高岭土表面改性使用的表面改性剂,一般选择的是以硅烷偶联剂类为主体的改性剂。
硅烷偶联剂的分子式为RsiXn,其中Xn是水解基团,一般是烷氧基,这类基团水解后生成SiOH,可与煅烧高岭土颗粒表面产生化学物理反应,形成氢键,并缩合成共价键。由于氢键和共价键是远比范德华力强的界面作用力,而且硅烷偶联剂与煅烧高岭土粉体间的界面总键能高出单一纯度的物理吸附,因此呈现出对煅烧高岭土粉体界面有很强的附着力。在此期间硅烷各分子间的SiOH相互缩合,齐聚形成网状结构的膜,覆盖在高岭土粉体颗粒表
第28卷增刊2005年9月
非金属矿
Non2Metallic Mines
Vol.28S p.Issue
Sep,2005
面,并外露有R 反应活性的官能团。这些反应活性官能团可与有机高分子材料等发生键合作用,以使煅烧高岭土与有机高分子基料间产生强的交联,形成牢固的化学键,其反应过程见图1。所以,表面改性剂选择是煅烧高岭土表面改性中重要的一环
。
图1 反应过程
在选择表面改性剂时,应根据高岭土要填加的有机高分子材料及制品配方、加工工艺等技术性能要求,选择不同的改性剂和助剂。煅烧高岭土的表面改性,一般主要选择硅烷偶联剂。对特殊要求的高分子制品,要选择两种或两种以上的改性剂,配制成复合类的表面改性剂。也可根据材料的性能和技术要求等,分别加入一定量的助剂或其它改性剂,配合硅烷偶联剂对煅烧高岭土进行有效的表面改性,使产品的性能和质量达到更高的要求。一般表面改性剂的用量,为013%～1
10%。212 表面改性工艺 根据煅烧高岭土表面改性的机理,对其进行表面改性。首先要对煅烧高岭土进行加热,以便与硅烷偶联剂反应,并且要求对高岭土在动态的状况下保持一定的温度。只有这样才能把反应过程中及反应后多余的水脱除,以达到偶联剂与高岭土形成稳定和牢固的共价键结合。因此,一定要根据表面改性的机理来确定表面改性的工艺。煅烧高岭土在表面改性过程中,要在一定的温度下进行反应。所以,首先就对煅烧高岭土进行动
态加热,到一定温度(100℃
)时,在其高速动态的状况下,加入水解后的硅烷偶剂或复合改性剂,最好以雾化法加入。在偶联剂与高岭土反应的过程中,温度应保持在120℃以内。在高速动态状况下,保持时间应在3～5min 。不同反应时间(min )其表面活化度(%)不同:1,8316;2,9012;3,9618;5,9816。
另外,表面改性剂与高岭土反应过程中,经常产
生假结颗粒,给产品质量带来很大的影响。所以,必须进行有效的分级,只有这样,才能完全保证产品的质量。表面改性工艺,见图2。
图2 表面改性工艺
213 表面改性设备 表面改性设备的选择,应根据
煅烧高岭土的表面改性机理所确定的工艺为基准,选择和配套表面改性机组。目前,国产表面改性设备种类较少,且对超细煅烧高岭土的表面改性效果也不十分理想。但不管采用何种设备,都要以表面改性的机理和表面改性的工艺为依据,来满足煅烧高岭土表面改性工艺的技术要求。表面改性设备应能在高速动态状况下加热到100℃以上,并能保温,可排除水蒸汽;表面改性剂可以分加,要有分级的功能,解决表面改性时的团聚问题,保证产品质量。3 表面改性煅烧高岭土的应用
改性后的煅烧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了增大,使有机高分子材料制品的力学性能等得到增强,功能性显著提高。所以,改性煅烧高岭土的应用十分广泛,特别是在塑料、橡胶、涂料等行业占有一定的地位。
311 在塑料制品中的应用 由于改性高岭土的物
化性质,在塑料行业得到了广泛的应用。特别是在制品中能起到功能性的作用,使制品的功能性得到增强,并且成本下降。
在PVC 塑料电缆料中加入5～10份改性煅烧高岭土,可提高电缆的体积电阻率(表1),是高压电表1 电缆料中加入改性煅烧高岭土后的效果
测试项目
指标测试结果
20℃体积电阻率/Ω?m ≥1×1012817×101295℃体积电阻率/Ω?m
≥5×108210×109
介电强度/(MV/m )≥2030拉伸强度/M ?Pa ≥16102315断裂伸长率/%
≥150247200℃热稳定时间/min
≥80>110热变形/%≤3010
冲击脆化温度/℃≤-15
合格
老化后
拉伸强度最大变化率/%≤±20-3断裂伸长率最大变化率/%≤±20-4热老化质量损失/(g/m 2)
≤23
7
缆生产中不可缺少的一种功能性填料。
改性煅烧高岭土填加农用PE 塑料大棚膜中,可起到阻隔远红外线的作用。当农用塑料大棚中夜间土壤温度高于棚内空间温度时,土壤将发出波长
为7～14
μm 的远红外线。四种无机改性超细粉体分别等量加入PE 大棚膜后,其远红外阻隔率(%)测试结果:空白,50;碳酸钙,61;滑石粉,73;远红外陶瓷粉,7216;改性煅烧高岭土,8617。可以看出:填加改性煅烧高岭土的PE 大棚膜,对远红外线7～14
μm (图3)的阻隔率最高;填加其它无机超细改性粉体的大棚膜,红外线阻隔率均小于填加改性煅烧高岭土后的。对膜的力学性能,如断裂强度、断裂伸长率、直角撕裂强度等,均无明显影响(表2)
。
图3 未填加/填加改性煅烧高岭土的PE 大棚膜对
远红外线的阻隔率表2 PE 大棚膜的力学性能
测试单位空白
215份6份7份断裂强度
MPa
纵2919271527102618横2819271426102513伸长率
%
纵736718695704横732734667740直角撕裂
N/cm
纵104792910151053横
1004
1036
988
1051
改性煅烧高岭土在其它塑料制品中应用,可使其产品尺寸稳定性、冲击强度和变形温度等均有较大的提高,并可增加填加量,降低成本。
312 在橡胶制品中的应用 在橡胶制品生产中,提
高各种配合剂在胶料中的分散和交联程度,是确保制品胶料质地均一和制品性能优异的关键。改性煅烧高岭土与胶料的表面极性一般相差较小,易被胶料润湿,并且吃粉快,分散性好,可起到一定的补强效果,由此改善了橡胶制品生产工艺和产品性能。改性煅烧高岭土在橡胶中应用,基本上可起到半补强炭黑的效果(表3),并有利于和胶料的交联,分散效果及硫化效果可有明显的改善,对其加工工艺有一定的提高,可增加填加量,降低成本,是橡胶制品中较理想的补强填料。
表3 改性煅烧高岭土在橡胶中的应用效果
填料
测试项目
300%定伸MPa 扯断强度
MPa 伸长率
%改性煅烧高岭土(1250目)6112519670改性煅烧高岭土(400目)
5122511620半补强炭黑
515～612
24
600
313 在涂料中的应用 由于煅烧高岭土微细颗粒
彼此常聚集成二级颗粒,而且表面易吸附水,因此非
极性的疏水基料无法很好地使其润湿和分散。而经表面改性后的煅烧高岭土,可提高与涂料有机树脂界面的交联作用,并对漆膜的内应力产生一定的影响,增强了内聚力和耐水侵蚀的稳定性,使两者的交联性得到明显的提高。经表面改性后的煅烧高岭土,由亲水变为亲油、疏水、低表面能、低吸油量、易被基料润湿、不絮凝、易分散的改性煅烧高岭土。
表面改性后的煅烧高岭土,由于颗粒表面能的变化、吸油量的减少,降低了与涂料间的结构作用,使涂料的黏度降低,消除了高岭土的团聚,提高了分散性,改善了涂料的黏度、流变性及沉降等问题,并可增加改性高岭土的填加量,更多的替代颜料,节约树脂基料,降低成本,适应现代高固性涂料的要求。
由于改性煅烧高岭土的改性剂主体,是有机硅类高分子材料,它具有优良的耐高低温、耐紫外线、耐氧化降解以及电绝缘等性能,加之煅烧高岭土的物化特性,用于耐候、耐热、电绝缘、隔离涂料及外墙涂料中,均可对这些产品特殊性能的要求起到一定的作用。在其它涂料中应用,也可对其产品质量的提高起到很好的作用。314 在其它方面的应用 应用于绝缘材料中,可起到阻燃、提高电阻率,部分替代三氧化二锑,并能起到防沉降和降低成本的作用;填加到尼龙及其它工程塑料中,可使产品的尺寸稳定性、冲击强度、变形温度等都有较大的提高。4 结语煤系煅烧高岭土的改性,是其深加工的一种重要手段。要搞好表面改性,首先要选择比较好的矿石;其次,要根据应用领域的情况确定煅烧温度;其三,要根据产品用于不同的高分子制品,选用不同的表面改性剂。只有这样,才能使改性煅烧高岭土有很好的应用效果,起到一定的功能性作用。改性煅烧高岭土在有机高分子制品中应用,效果明显,并在一些制品中还能使制品具有一定的特殊功能,所以改性煅烧高岭土的前景十分广阔。
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
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 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
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 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；
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 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
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。
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 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
高岭土的高温改性 实验报告 学院：资源加工与生物工程学院 专业班级：无机非金属材料0901班 学号： 姓名： 指导教师： 撰写时间： 2011年10月
高岭土的高温改性 1. 文献综述 1.1 高岭土概述 高岭土是一种重要的非金属矿产，与云母、石英、碳酸钙并称为四大非金属矿。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。 高岭土主要由小于2个微米的微小片状、管状、叠片状等高岭石簇矿物(高岭石、地开石、珍珠石、埃洛石等)组成，其主要矿物成分是高岭石和多水高岭石，除高岭石簇矿物外，还有蒙脱石、伊利石、叶腊石、石英和长石等其它矿物伴生。 中国是世界上最早发现和利用高岭土的国家。远在3000年前的商代所出现的刻纹白陶，就是以高岭土制成。江西景德镇生产的瓷器名扬中外，历来有"白如玉、明如镜、薄如纸、声如罄"的美誉。现在国际上通用的高岭土学名--Kaolin，就是来源于景德镇东郊的高岭村边的高岭山。 据史料记载，法国传教士昂特柯莱，在1712年一份著名的书简中向欧洲专门介绍过高岭山上瓷土的特点,该文对全世界的瓷器制造业产生过深远的影响，于是高岭土在欧洲逐渐得名，并成为该类瓷土在国际上的通用名词。 现在，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。 1.2 高岭土的分布 目前我国高岭土矿点有700多处，对200处矿点探明储量为30亿吨，矿点较为分散。其中煤系高岭土16.7亿吨，主要分布在我国北方的东北、西北的石炭一二叠纪煤系中，以煤层中夹矸、顶底板或单独矿层形式存在。 我国是产煤大国，基本上大型煤矿都伴生有煤系高岭土，因而煤系高岭土储量十分丰富。非煤系高岭土1996年探明工业储量14.32亿吨。 与其它非金属资源相比，高岭土不属于我国的优势资源，如按人均算则更为短缺。而且我国高岭土资源的分布比较分散，品位不高，大多数为煤系高岭土(国外很少)，需要经过煅烧或改性，用于造纸涂布有天然的局限性。 而且煤系高岭土由于属于煤的伴生矿，难以大规模开采利用。在我国，非煤系高岭土与
高岭土表面改性研究进展 叶舒展,周彦豪,陈福林 (广东工业大学材料与能源学院,广东广州 510090) 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,并简介偶联剂改性高岭土在橡胶中的应用。常用的高岭土表面改性方法有煅烧改性和偶联剂改性,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、有效活化指数法、浊度法、表面润湿法、特征系数法、吸附性法、材料性能测定法。研究表明,表面改性高岭土可部分或全部替代炭黑或白炭黑用作橡胶补强剂。 关键词:高岭土;表面改性;偶联剂;橡胶 中图分类号:TQ330.1+5;TQ330.38+3/7 文献标识码:B 文章编号:10002890X (2004)1220759207 作者简介:叶舒展(19792),男,广东南海人,广东工业大学在读硕士研究生,主要从事聚合物改性及聚合物基复合材料的研究工作。 高岭土是一种所含高岭石矿物达到有用量的 多成因岩石,它是花岗石和长石风化的最终产物,主要成分是含水硅酸铝,一般认为其化学式为Al 2O 3?2SiO 2?2H 2O [1,2](结晶水以羟基的形式存在),为1∶1型(即高岭土重复结构单元中包含的铝氧八面体和硅氧四面体的个数比为1∶1)二面体层状结构。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[3]。 我国高岭土资源极其丰富,已探明储量为30亿t (其中含煤高岭土约16.7亿t ),资源总量居世界前列[4]。长期以来,绝大部分高岭土仅用作陶瓷的原料或作为体积型非功能性填充材料,这种低层次的利用无疑是对高岭土矿产资源的一种浪费。为此,许多学者和研究人员在深度开发高岭土资源方面做了大量的研究工作,并取得可喜成果。目前,高岭土已在造纸、耐火材料、橡胶、塑料、油漆和搪瓷等工业中广泛应用[5,6]。高岭土粒子细微化是高岭土改性方向之一,目的是利用研磨细化后的“超小粒径效应”获得对橡胶、塑料等的良好补强效果。据报道[7],使用10份平均粒径为2μm 的高岭土补强的NR 硫化胶的拉伸强 度比使用相同份数平均粒径为20nm 的白炭黑补强的NR 硫化胶要高。但高岭土超细颗粒具有表面能高、表面亲水疏油、极易团聚的特点,难以在非极性或弱极性的橡胶和塑料中均匀分散,因此必须对高岭土超细粉体进行表面改性,使高岭 土粒子表面包覆上一层有机物(如偶联剂、表面活性剂等),使其由疏油亲水变为疏水亲油,这样不仅增强了高岭土与橡胶、塑料基体的相容性和结合力,还提高了高岭土的分散性、增大了其填充量,从而达到改善橡胶和塑料物理性能、降低成本的目的[8]。这对扩展高岭土的应用领域,充分、合理利用我国高岭土资源,加快我国经济发展有着重要的意义。1 高岭土表面改性方法 高岭土表面改性是指根据需要用物理、化学或机械方法对高岭土粉体表面进行处理,以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)[9]。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,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