表面(mian)改(gai)性(xing)是(shi)高嶺土(tu)非(fei)常重要(yao)的(de)深加工改(gai)性(xing)方法(fa)之一，是(shi)指(zhi)根據應用(yong)的(de)需要(yao)，對高嶺土(tu)表面(mian)進行(xing)物理、化學或機(ji)械(xie)方法(fa)處理，以達(da)到提高高嶺土(tu)的(de)白度、亮度、表面(mian)活(huo)性(xing)或改(gai)善與聚合物相容性(xing)等(deng)目(mu)的(de)。

高嶺土表面(mian)改(gai)(gai)性的(de)(de)(de)基礎是Si-O鍵(jian)和Al-(O,OH)鍵(jian)等活(huo)性基團，特點是即使采(cai)用化學(xue)反(fan)應的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)，也只改(gai)(gai)變礦物(wu)(wu)界面(mian)層次的(de)(de)(de)組分，不改(gai)(gai)變內部晶體結(jie)構及(ji)物(wu)(wu)化性質，目前主要(yao)有以下(xia)幾(ji)種方(fang)法(fa)：

1、煅燒改性

煅燒(shao)改性是(shi)(shi)指高(gao)溫煅燒(shao)高(gao)嶺土，其目的(de)就是(shi)(shi)將高(gao)嶺土表面的(de)部分(fen)或者(zhe)全(quan)部的(de)羥基脫除，獲得特殊(shu)的(de)表面性質。

煅燒后的高(gao)嶺土具有(you)白度高(gao)、密度小、比表面積增大、吸油(you)性增加、熱穩定性高(gao)和(he)絕緣性等(deng)特點，適宜用于涂(tu)料、油(you)漆、電纜等(deng)的填料。

高(gao)嶺(ling)土煅(duan)(duan)燒(shao)時(shi)應注意溫(wen)度的(de)(de)選擇，在(zai)較(jiao)低溫(wen)度煅(duan)(duan)燒(shao)，高(gao)嶺(ling)土的(de)(de)活(huo)性較(jiao)大；在(zai)較(jiao)高(gao)溫(wen)度煅(duan)(duan)燒(shao)，可形成鋁尖晶石，并在(zai)一定溫(wen)度下會有(you)莫來石產生，此時(shi)高(gao)嶺(ling)土的(de)(de)活(huo)性較(jiao)小，不(bu)能滿(man)足(zu)部分高(gao)分子材料(liao)制品的(de)(de)需求。

因此(ci)，在應(ying)用(yong)于(yu)不同(tong)的(de)制品中時(shi)應(ying)選擇不同(tong)的(de)煅(duan)(duan)燒(shao)(shao)(shao)溫(wen)(wen)度，例如(ru)填(tian)充電(dian)纜膠料(liao)時(shi)，高(gao)嶺(ling)土表面應(ying)具(ju)有較大的(de)表面活性(xing)，就需(xu)要在低溫(wen)(wen)下煅(duan)(duan)燒(shao)(shao)(shao)高(gao)嶺(ling)土；當(dang)用(yong)作(zuo)涂料(liao)的(de)填(tian)料(liao)時(shi)，煅(duan)(duan)燒(shao)(shao)(shao)溫(wen)(wen)度可(ke)以偏高(gao)，用(yong)于(yu)替(ti)代部分(fen)顏料(liao)，但(dan)溫(wen)(wen)度不能過(guo)高(gao)，以免產生莫來(lai)石化。

2、表面包覆法改性

表(biao)面(mian)包覆法通過物理吸(xi)附或化學(xue)吸(xi)附等方(fang)法在(zai)高嶺土表(biao)面(mian)包覆一層(ceng)有(you)機物達到改性(xing)的(de)(de)目的(de)(de)。

常用的改性劑(ji)為硬脂(zhi)酸、三甲(jia)基(ji)丙烯酸甘油(you)脂(zhi)、三甲(jia)氧基(ji)丙烷三縮水甘油(you)醚、低(di)分子(zi)聚乙(yi)烯蠟(la)等。

此法優(you)點是(shi)高嶺(ling)土改性(xing)后(hou)可以使(shi)材料結構的(de)穩定(ding)性(xing)及(ji)(ji)催化(hua)劑(ji)活性(xing)增(zeng)強，粉末的(de)聚集程度減弱(ruo)，分(fen)散性(xing)及(ji)(ji)流動性(xing)得(de)到(dao)改善。

3、表面反應法改性

表(biao)面(mian)反(fan)(fan)應法(fa)是指改(gai)性(xing)劑(ji)與高嶺主(zhu)表(biao)面(mian)的(de)活性(xing)基(ji)團（-Al(Al)-OH，-Si-O-Al-和(he)-Si(Al)-O）發生化(hua)學反(fan)(fan)應引(yin)入疏(shu)(shu)水(shui)或者帶有活性(xing)的(de)疏(shu)(shu)水(shui)基(ji)團，從(cong)而引(yin)起表(biao)面(mian)性(xing)質發生改(gai)變(bian)，既(ji)降(jiang)低(di)了(le)表(biao)面(mian)能，又改(gai)善了(le)高嶺土的(de)疏(shu)(shu)水(shui)性(xing)和(he)反(fan)(fan)應性(xing)。

改性(xing)劑可(ke)以直接改性(xing)高(gao)嶺土(tu)，也可(ke)以在(zai)其表(biao)面先反應(ying)生成離子，再(zai)通過離子交(jiao)換的(de)方式最終達到(dao)改性(xing)目的(de)，此(ci)法重要手段(duan)有酯化(hua)、鹵(lu)化(hua)、胺化(hua)等。

可根(gen)據需要選擇(ze)不同的(de)改性條件(jian)，以達(da)到不同的(de)改性目的(de)。在制造精細(xi)化、專用化產品方(fang)面，這種方(fang)法具有(you)很大的(de)優勢，是高嶺土(tu)深(shen)加工的(de)一(yi)個主要方(fang)面。

4、偶聯劑改性

偶(ou)聯劑(ji)改(gai)性(xing)法(fa)是對高(gao)嶺土(tu)表(biao)面化學改(gai)性(xing)常用(yong)的(de)方法(fa)，將高(gao)嶺土(tu)表(biao)面通過化學法(fa)接(jie)枝有機(ji)偶(ou)聯劑(ji)，從(cong)而改(gai)變高(gao)嶺土(tu)表(biao)面性(xing)質，由親(qin)水變為(wei)親(qin)油，降低表(biao)面能(neng)，當填(tian)充到高(gao)分子(zi)材料中，改(gai)善與高(gao)分子(zi)材料的(de)相容性(xing)。目(mu)前(qian)常見的(de)偶(ou)聯劑(ji)主(zhu)要包(bao)括硅烷類，鈦(tai)酸酯類，鋁酸酯類，鋯鋁酸鹽類等。

偶聯劑是(shi)具有(you)兩性(xing)結(jie)構有(you)機(ji)分(fen)(fen)(fen)子，主要官能團(tuan)(tuan)包括，親(qin)水的極性(xing)基(ji)團(tuan)(tuan)和親(qin)油的有(you)機(ji)長(chang)鏈(lian)，親(qin)水的極性(xing)基(ji)團(tuan)(tuan)能與(yu)高(gao)嶺(ling)土(tu)表(biao)面發(fa)生化學反應，連接到其表(biao)面，而親(qin)油的有(you)機(ji)長(chang)鏈(lian)能與(yu)高(gao)分(fen)(fen)(fen)子鏈(lian)相互纏結(jie)，或者(zhe)親(qin)油長(chang)鏈(lian)帶著活性(xing)基(ji)團(tuan)(tuan)能與(yu)高(gao)分(fen)(fen)(fen)子反應形(xing)成(cheng)化學鍵，改善高(gao)嶺(ling)土(tu)與(yu)高(gao)分(fen)(fen)(fen)子的相容性(xing)，提升高(gao)分(fen)(fen)(fen)子材料的性(xing)能。

用偶聯劑處理高嶺(ling)土，可有效抑(yi)制其(qi)與高聚(ju)物(wu)的“相”分離，可增大填充量，節約成本(ben)，同(tong)時可保持較好的分散(san)性(xing)，從而改善了聚(ju)合物(wu)基體的綜(zong)合性(xing)能，特別是沖擊(ji)強(qiang)度、抗張(zhang)強(qiang)度、柔韌性(xing)和撓(nao)曲強(qiang)度等。

偶(ou)聯劑處(chu)理通常有濕法(fa)處(chu)理和干法(fa)處(chu)理兩種(zhong)處(chu)理方法(fa)：

濕(shi)法(fa)(fa)處理(li)是將(jiang)高(gao)嶺(ling)土粉(fen)料(liao)浸入(ru)(ru)溶(rong)(rong)有偶聯劑(ji)的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)液中(zhong)，在(zai)一(yi)定溫度下(xia)作(zuo)用(yong)，然(ran)后使溶(rong)(rong)劑(ji)與(yu)高(gao)嶺(ling)土粉(fen)分離，再將(jiang)粉(fen)料(liao)進行干燥處理(li)。相比于干法(fa)(fa)處理(li)，濕(shi)法(fa)(fa)具有粉(fen)料(liao)與(yu)偶聯劑(ji)混合(he)均勻(yun)的(de)(de)(de)優(you)點，但濕(shi)法(fa)(fa)處理(li)加工工藝較復(fu)雜、溶(rong)(rong)劑(ji)損(sun)失大(da)、成本(ben)高(gao)；干法(fa)(fa)處理(li)是將(jiang)高(gao)嶺(ling)土微粉(fen)投放入(ru)(ru)高(gao)速攪(jiao)拌(ban)(ban)混合(he)器中(zhong)，在(zai)一(yi)定的(de)(de)(de)溫度下(xia)攪(jiao)拌(ban)(ban)、烘干，將(jiang)溶(rong)(rong)有偶聯劑(ji)的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)劑(ji)和(he)助(zhu)劑(ji)緩慢(man)加入(ru)(ru)，經一(yi)定時間的(de)(de)(de)攪(jiao)拌(ban)(ban)處理(li)后，就(jiu)可制得表面(mian)改性的(de)(de)(de)高(gao)嶺(ling)土填料(liao)。由于改性劑(ji)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)通(tong)常只有粉(fen)體用(yong)量(liang)的(de)(de)(de)1%～5%，用(yong)量(liang)很(hen)少，因(yin)此想使改性劑(ji)與(yu)粉(fen)體用(yong)干法(fa)(fa)處理(li)時混合(he)包覆的(de)(de)(de)很(hen)好，必(bi)須對設備和(he)操作(zuo)過程充分注意，力求盡可能達到濕(shi)法(fa)(fa)的(de)(de)(de)處理(li)效果。

5、插層法改性

插層(ceng)改性(xing)方法是利用(yong)層(ceng)狀結(jie)構(gou)粉體顆粒晶體層(ceng)間(jian)較弱(ruo)的(de)結(jie)合力或者層(ceng)間(jian)含有可交(jiao)換(huan)的(de)陽離子等特性(xing)，采用(yong)化學反(fan)應或離子交(jiao)換(huan)等方法改變粉體的(de)層(ceng)間(jian)和界面性(xing)質(zhi)。

高嶺土不可進行陽離子(zi)交換，但高嶺土層間存在易形成氫(qing)鍵的-OH和Si-O鍵，層間距(ju)較小(xiao)，只允許部分極(ji)性(xing)小(xiao)分子(zi)（如HC-ONH2、CH3CONH2等）通過(guo)，可以將這些(xie)極(ji)性(xing)小(xiao)分子(zi)插入(ru)高嶺土層間并破壞其氫(qing)鍵，撐(cheng)大層間距(ju)，使層間的親(qin)水(shui)性(xing)變(bian)為疏水(shui)性(xing)，有(you)利于其它有(you)機物大分子(zi)通過(guo)置換過(guo)程(cheng)進入(ru)，使得高嶺土以納米尺(chi)度的剝離狀態分散到各種基體中。

6、機械力化學法改性

機(ji)(ji)械(xie)(xie)力化學改(gai)性(xing)法實(shi)質(zhi)上(shang)是借助(zhu)機(ji)(ji)械(xie)(xie)能激活顆粒(li)和(he)表面改(gai)性(xing)劑(ji)發生作用，達(da)到(dao)將機(ji)(ji)械(xie)(xie)能轉化為化學能的目的，可通過強機(ji)(ji)械(xie)(xie)力攪拌、沖擊、研磨等方(fang)法實(shi)現(xian)。

此法(fa)(fa)在粉(fen)體(ti)的復合方(fang)面(mian)也(ye)做出(chu)了(le)重要貢獻，可以(yi)借助機(ji)械(xie)外力使粉(fen)體(ti)顆粒(li)表面(mian)包覆(fu)上(shang)一層更細或具有功能性的粉(fen)體(ti)顆粒(li)，上(shang)述(shu)表面(mian)包覆(fu)改(gai)(gai)性為化(hua)學(xue)沉淀，而此法(fa)(fa)為機(ji)械(xie)化(hua)學(xue)作用(yong)。機(ji)械(xie)力化(hua)學(xue)改(gai)(gai)性法(fa)(fa)采用(yong)不同的機(ji)器以(yi)及改(gai)(gai)性工(gong)藝，則粉(fen)體(ti)的改(gai)(gai)性效果也(ye)不同。

7、凝聚共沉法

王芳等(deng)以濃縮天(tian)然膠(jiao)乳為主體材(cai)料(liao)，改(gai)性(xing)高嶺土(tu)作為填料(liao)，通(tong)過(guo)凝聚共沉(chen)法制備(bei)改(gai)性(xing)高嶺土(tu)/NR復合材(cai)料(liao)，探索影響材(cai)料(liao)物理機械(xie)性(xing)能的因素，同時(shi)用掃面電(dian)鏡觀察拉伸斷面的形貌，并對(dui)其進行分析。

結果(guo)表明，制(zhi)(zhi)備的(de)(de)復合材料物理性能(neng)(neng)良好，且(qie)在拉伸過(guo)程中(zhong)無應力發白現(xian)象；乳酸鉀溶(rong)液(ye)質量分數是5%，改(gai)(gai)性溫度為80℃時所制(zhi)(zhi)備的(de)(de)改(gai)(gai)性高嶺(ling)土(tu)用量為40phr的(de)(de)情況下，制(zhi)(zhi)得(de)的(de)(de)改(gai)(gai)性高嶺(ling)土(tu)/NR復合材料具有最佳(jia)的(de)(de)物理機械性能(neng)(neng)。

8、酸堿處理

酸堿處理也是(shi)一(yi)種表面(mian)(mian)輔助處理方法，通過(guo)酸堿處理可以改善粉體表面(mian)(mian)（或界面(mian)(mian)）的吸附和反應活性。

霍智輝等(deng)(deng)通(tong)過甜(tian)(tian)菜(cai)堿(jian)(jian)改性(xing)(xing)高嶺土懸浮液與天(tian)然膠乳混合，用凝聚共(gong)沉法制備甜(tian)(tian)菜(cai)堿(jian)(jian)改性(xing)(xing)高嶺土/NR復合材(cai)料，探討(tao)甜(tian)(tian)菜(cai)堿(jian)(jian)溶液的(de)質量(liang)分(fen)(fen)數(shu)、堿(jian)(jian)金屬離(li)子(zi)種(zhong)類、高嶺土用量(liang)等(deng)(deng)因素對(dui)復合材(cai)料的(de)物(wu)理性(xing)(xing)能的(de)影響(xiang)。結果表明，高嶺土經甜(tian)(tian)菜(cai)堿(jian)(jian)改性(xing)(xing)后對(dui)硫化(hua)膠的(de)補強(qiang)作用明顯(xian)。硫化(hua)膠拉伸試樣斷(duan)面的(de)掃面電(dian)鏡圖上出現明顯(xian)的(de)絲(si)網形貌(mao)，分(fen)(fen)析透射電(dian)鏡表明甜(tian)(tian)菜(cai)堿(jian)(jian)改性(xing)(xing)高嶺土粒子(zi)與天(tian)然橡膠基體之間緊密(mi)結合，界面比較模糊(hu)。

除了上述方(fang)(fang)法外(wai)，高嶺土表(biao)面改性方(fang)(fang)法還有表(biao)面接枝、粒子(zi)表(biao)面離子(zi)交換(huan)、等(deng)離子(zi)體改性、輻照(zhao)改性、化(hua)學氣(qi)相沉(chen)積（CVD）和(he)物(wu)理(li)沉(chen)積（CVD）等(deng)方(fang)(fang)法。

參考資料(liao)：[1] 李曉曉.高嶺土濕法改性及應用的研究[D].青島科技大學,2016.

[2] 石陽(yang)陽(yang).表面改性高嶺土的(de)制備及其在(zai)聚合物(wu)中的(de)應用研究 [D].安徽大學(xue),2015.

[3] 孫克(ke)新.高嶺土改性及其在(zai)NR中(zhong)的應用研究(jiu)[D].青島(dao)科技(ji)大學(xue),2014.