煅燒高嶺土如何選擇表面改性劑

    煅燒高嶺土的表面改性是根據(jù)應(yīng)用的需要，將其表面原有的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行改變。即是利用表面化學(xué)的方法，將有機(jī)物分子的官能團(tuán)在煅燒高嶺土顆粒表面產(chǎn)生吸附作用或化學(xué)反應(yīng)，對(duì)顆粒表面進(jìn)行包覆，使煅燒高嶺土的表面有機(jī)化，便于與有機(jī)高分子材料的結(jié)合。

煅燒高嶺土表面改性主要使用硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸脂偶聯(lián)劑、鋁酸脂偶聯(lián)劑等。

（1）硅烷偶聯(lián)劑

硅烷偶聯(lián)劑具有品種多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、用量少而效果顯著、用途廣的特點(diǎn)。硅烷偶聯(lián)劑是一類分子中同時(shí)含有兩種不同性質(zhì)基團(tuán)的有機(jī)硅化合物，可以用以下通式表示：YSiX3，其式中X3是水解基團(tuán)，一般是烷氧基，這類基團(tuán)水解后生成Si-OH，可與煅燒高嶺土顆粒表面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成氫鍵，并縮合成共價(jià)鍵。由于氫鍵和共價(jià)鍵是遠(yuǎn)比范德華力強(qiáng)的界面作用力，而且硅烷偶聯(lián)劑與煅燒高嶺土粉體間的界面總鍵能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出單純的物理吸附。因此呈現(xiàn)出對(duì)煅燒高嶺土粉體界面有很強(qiáng)的附著力。

在此期間硅烷偶聯(lián)劑各分子間的Si-OH相互縮合，齊聚形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的膜，覆蓋在高嶺土粉體顆粒的表面，并外露有Y反應(yīng)活性的官能團(tuán)。這些反應(yīng)活性官能團(tuán)可與有機(jī)高分子材料等發(fā)生鍵合作用，使煅燒高嶺土與有機(jī)高分子基料之間產(chǎn)生強(qiáng)有力的交聯(lián)，形成牢固的化學(xué)鍵。

當(dāng)前，已商品化的硅烷偶聯(lián)劑已有近百種，在無機(jī)粉體顆粒的表面改性中常用的是乙烯基硅烷、氨基硅烷、環(huán)氧基硅烷、羧基硅烷、甲基硅烷等。硅烷偶聯(lián)劑是合成的，一般是硅原子上有可水解基團(tuán)的合成和硅原子上有官能團(tuán)的合成。無機(jī)粉體表面改性常用的硅烷偶聯(lián)劑采用的是后者的合成方法。

硅烷偶聯(lián)劑的選擇是煅燒高嶺土表面改性的關(guān)鍵技術(shù)。由于硅烷偶聯(lián)劑的水解速度取決于硅官能團(tuán)，而與有機(jī)高分子材料的反應(yīng)活性則取決于碳官能團(tuán)。選擇的方法主要是通過試驗(yàn)預(yù)選，并應(yīng)在既有經(jīng)驗(yàn)或規(guī)律的基礎(chǔ)上進(jìn)行。由于各種材料的潤(rùn)濕，表面界面層及極性吸附、酸堿的作用、共價(jià)鍵的反應(yīng)等因素的不同，因而，光靠試驗(yàn)預(yù)選有時(shí)還不夠，還需綜合考慮材料的組成及其對(duì)硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)的敏感度等。

硅烷偶聯(lián)劑的使用效果，與硅烷偶聯(lián)劑的種類及用量、基材的特性、樹脂或聚合物的性質(zhì)以及應(yīng)用的場(chǎng)合、方法及條件等有著密切的關(guān)系。對(duì)特殊要求的產(chǎn)品要選擇兩種以上的偶聯(lián)劑，配制成復(fù)合偶聯(lián)劑。也可以根據(jù)材料的性能和技術(shù)的要求等，分別加入一定量的助劑或其他的改性劑，配合硅烷偶聯(lián)劑對(duì)煅燒高嶺土進(jìn)行更有效的表面改性。

硅烷偶聯(lián)劑的用量取決于煅燒高嶺土單位比表面積及硅烷偶聯(lián)劑所需覆蓋表面的量。可根據(jù)改性高嶺土粉體的用量、比表面積及改性劑的最小包覆面積計(jì)算出。一般我們的經(jīng)驗(yàn)用量是0.3%～1.5%。

（2）鈦酸脂偶聯(lián)劑

鈦酸脂偶聯(lián)劑分為單烷氧型、螯合型、配位型。單烷氧型的特點(diǎn)是含有多種功能，適用范圍廣，主要適用于處理干燥的煅燒高嶺土粉體。螯合型含有乙醇螯合基，適用于含水多的高嶺土粉體的表面改性。配位型耐水性好，多數(shù)不溶解于水，不發(fā)生酯交換反應(yīng)，適用多種類型的煅燒高嶺土改性。

在煅燒高嶺土的表面改性中，鈦酸脂偶聯(lián)劑一般不單獨(dú)使用，主要還是與硅烷偶聯(lián)劑混配使用，其效果比單一用鈦酸脂偶聯(lián)劑改性要好。

（3）鋁酸酯偶聯(lián)劑

鋁酸酯偶聯(lián)劑以前因易水解而很少使用。近年來廠家生產(chǎn)鋁酸酯采取了部分滿足中心鋁原子配位數(shù)的特殊結(jié)構(gòu)，使鋁酸酯偶聯(lián)劑得到了很好的應(yīng)用。