表面改(gai)性(xing)(xing)是高嶺(ling)土(tu)(tu)非常重要的(de)深加工改(gai)性(xing)(xing)方(fang)法(fa)之一，是指(zhi)根據應用的(de)需要，對高嶺(ling)土(tu)(tu)表面進(jin)行物理(li)、化(hua)學或機(ji)械方(fang)法(fa)處理(li)，以達到提高高嶺(ling)土(tu)(tu)的(de)白度、亮(liang)度、表面活性(xing)(xing)或改(gai)善與聚合物相容性(xing)(xing)等目的(de)。

高嶺土(tu)表面(mian)改(gai)性(xing)的(de)基礎(chu)是Si-O鍵(jian)和Al-(O,OH)鍵(jian)等活性(xing)基團，特點是即(ji)使采用化(hua)學反應的(de)方法(fa)，也只改(gai)變礦物(wu)界面(mian)層次的(de)組(zu)分，不(bu)改(gai)變內部晶體結構及物(wu)化(hua)性(xing)質，目前主要有(you)以下幾種方法(fa)：

1、煅燒改性

煅燒改性(xing)是指高(gao)溫煅燒高(gao)嶺土，其目的(de)(de)就是將高(gao)嶺土表面的(de)(de)部分或(huo)者全部的(de)(de)羥基脫(tuo)除，獲得特殊的(de)(de)表面性(xing)質。

煅燒(shao)后的(de)高嶺土具有白度(du)高、密度(du)小、比表面積增大、吸油性增加、熱穩定性高和絕緣性等特(te)點，適宜用于涂料、油漆、電纜等的(de)填料。

高(gao)嶺(ling)土(tu)煅(duan)(duan)燒時應注意溫(wen)度的(de)選擇，在(zai)較低(di)溫(wen)度煅(duan)(duan)燒，高(gao)嶺(ling)土(tu)的(de)活性較大；在(zai)較高(gao)溫(wen)度煅(duan)(duan)燒，可形成鋁尖晶(jing)石，并在(zai)一(yi)定溫(wen)度下會有莫(mo)來(lai)石產生，此時高(gao)嶺(ling)土(tu)的(de)活性較小，不能滿(man)足部分高(gao)分子(zi)材(cai)料(liao)制品的(de)需求。

因此，在(zai)應用(yong)于不同的(de)制品中時應選擇(ze)不同的(de)煅(duan)燒(shao)(shao)溫(wen)度，例如填充電纜膠料(liao)時，高嶺土表(biao)面應具有較大的(de)表(biao)面活性(xing)，就(jiu)需要在(zai)低溫(wen)下煅(duan)燒(shao)(shao)高嶺土；當用(yong)作(zuo)涂料(liao)的(de)填料(liao)時，煅(duan)燒(shao)(shao)溫(wen)度可以(yi)偏高，用(yong)于替代部分(fen)顏料(liao)，但溫(wen)度不能(neng)過高，以(yi)免(mian)產生莫來石化。

2、表面包覆法改性

表(biao)面包覆(fu)法(fa)通過物理(li)吸附或化學(xue)吸附等方法(fa)在高嶺土表(biao)面包覆(fu)一層有(you)機物達到改性的目的。

常用(yong)的改性劑(ji)為(wei)硬脂酸、三甲(jia)基(ji)丙烯(xi)酸甘(gan)油脂、三甲(jia)氧基(ji)丙烷三縮水甘(gan)油醚、低(di)分(fen)子聚乙烯(xi)蠟等。

此法優(you)點是高嶺土改性(xing)后可以使材料結(jie)構的穩定性(xing)及催化劑(ji)活性(xing)增強，粉(fen)末的聚集程度減(jian)弱，分散性(xing)及流動性(xing)得到改善。

3、表面反應法改性

表面(mian)(mian)(mian)反(fan)(fan)應法(fa)是指改(gai)性劑與高嶺主表面(mian)(mian)(mian)的活(huo)性基(ji)團（-Al(Al)-OH，-Si-O-Al-和-Si(Al)-O）發生化(hua)學反(fan)(fan)應引入疏水或者帶有活(huo)性的疏水基(ji)團，從(cong)而引起表面(mian)(mian)(mian)性質發生改(gai)變，既降低了表面(mian)(mian)(mian)能，又改(gai)善了高嶺土的疏水性和反(fan)(fan)應性。

改(gai)(gai)性(xing)(xing)劑(ji)可以(yi)直接改(gai)(gai)性(xing)(xing)高嶺土，也可以(yi)在其表面先反(fan)應生成(cheng)離(li)子，再通過(guo)離(li)子交換的(de)方(fang)式最終達到改(gai)(gai)性(xing)(xing)目的(de)，此法重要手段(duan)有酯化(hua)、鹵化(hua)、胺(an)化(hua)等。

可(ke)根據需(xu)要(yao)選擇不(bu)同(tong)的改性條件，以(yi)達到不(bu)同(tong)的改性目的。在制造精細化、專用化產品方(fang)(fang)面(mian)，這種方(fang)(fang)法具有很大(da)的優勢(shi)，是高嶺土深加工的一個(ge)主要(yao)方(fang)(fang)面(mian)。

4、偶聯劑改性

偶(ou)聯劑改(gai)性(xing)法(fa)是對(dui)高嶺(ling)土(tu)表(biao)面(mian)化學改(gai)性(xing)常(chang)用的方法(fa)，將高嶺(ling)土(tu)表(biao)面(mian)通過化學法(fa)接枝(zhi)有(you)機偶(ou)聯劑，從而(er)改(gai)變(bian)高嶺(ling)土(tu)表(biao)面(mian)性(xing)質，由親水(shui)變(bian)為親油，降低表(biao)面(mian)能，當填(tian)充到高分(fen)子材料中，改(gai)善(shan)與高分(fen)子材料的相容(rong)性(xing)。目前常(chang)見的偶(ou)聯劑主(zhu)要包括硅烷類(lei)(lei)，鈦酸(suan)酯(zhi)類(lei)(lei)，鋁酸(suan)酯(zhi)類(lei)(lei)，鋯鋁酸(suan)鹽(yan)類(lei)(lei)等。

偶聯劑是具有(you)兩性(xing)(xing)結構有(you)機(ji)分子，主要官能(neng)團包括(kuo)，親(qin)(qin)水的(de)(de)(de)極(ji)性(xing)(xing)基團和親(qin)(qin)油(you)的(de)(de)(de)有(you)機(ji)長鏈，親(qin)(qin)水的(de)(de)(de)極(ji)性(xing)(xing)基團能(neng)與(yu)(yu)(yu)高(gao)嶺土表面發生化(hua)(hua)學反應(ying)，連接(jie)到其(qi)表面，而親(qin)(qin)油(you)的(de)(de)(de)有(you)機(ji)長鏈能(neng)與(yu)(yu)(yu)高(gao)分子鏈相互纏結，或者親(qin)(qin)油(you)長鏈帶著活性(xing)(xing)基團能(neng)與(yu)(yu)(yu)高(gao)分子反應(ying)形(xing)成(cheng)化(hua)(hua)學鍵，改善高(gao)嶺土與(yu)(yu)(yu)高(gao)分子的(de)(de)(de)相容性(xing)(xing)，提升高(gao)分子材料的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)。

用(yong)偶聯劑處理高嶺土，可有效抑制其與高聚物的“相”分(fen)離，可增大填充量(liang)，節(jie)約成(cheng)本，同時可保(bao)持較好的分(fen)散性，從而改善了(le)聚合物基體的綜合性能(neng)，特別(bie)是(shi)沖擊(ji)強(qiang)(qiang)度、抗張強(qiang)(qiang)度、柔(rou)韌性和撓曲強(qiang)(qiang)度等。

偶聯劑處(chu)(chu)理通(tong)常(chang)有濕法處(chu)(chu)理和(he)干法處(chu)(chu)理兩種處(chu)(chu)理方法：

濕(shi)法(fa)(fa)(fa)處理(li)是將(jiang)高(gao)(gao)(gao)嶺土(tu)粉(fen)(fen)料(liao)浸入溶(rong)有偶聯劑(ji)的溶(rong)液中，在一定(ding)(ding)(ding)溫度下(xia)作用，然后使溶(rong)劑(ji)與高(gao)(gao)(gao)嶺土(tu)粉(fen)(fen)分離，再將(jiang)粉(fen)(fen)料(liao)進行干燥處理(li)。相比于干法(fa)(fa)(fa)處理(li)，濕(shi)法(fa)(fa)(fa)具有粉(fen)(fen)料(liao)與偶聯劑(ji)混合均勻的優點，但濕(shi)法(fa)(fa)(fa)處理(li)加(jia)工(gong)工(gong)藝(yi)較復雜、溶(rong)劑(ji)損失大、成本高(gao)(gao)(gao)；干法(fa)(fa)(fa)處理(li)是將(jiang)高(gao)(gao)(gao)嶺土(tu)微粉(fen)(fen)投放入高(gao)(gao)(gao)速攪拌混合器中，在一定(ding)(ding)(ding)的溫度下(xia)攪拌、烘干，將(jiang)溶(rong)有偶聯劑(ji)的溶(rong)劑(ji)和助劑(ji)緩慢加(jia)入，經一定(ding)(ding)(ding)時(shi)間的攪拌處理(li)后，就可制得表面改(gai)性(xing)(xing)的高(gao)(gao)(gao)嶺土(tu)填料(liao)。由于改(gai)性(xing)(xing)劑(ji)的用量(liang)通(tong)常只有粉(fen)(fen)體用量(liang)的1%～5%，用量(liang)很少，因此想(xiang)使改(gai)性(xing)(xing)劑(ji)與粉(fen)(fen)體用干法(fa)(fa)(fa)處理(li)時(shi)混合包覆(fu)的很好，必須對(dui)設(she)備(bei)和操(cao)作過程充分注意，力(li)求盡可能(neng)達到濕(shi)法(fa)(fa)(fa)的處理(li)效果。

5、插層法改性

插(cha)層改性方(fang)法(fa)是利用層狀(zhuang)結構粉體顆粒晶體層間較弱的結合力或者層間含(han)有可交換(huan)的陽離子等(deng)特性，采(cai)用化學反應或離子交換(huan)等(deng)方(fang)法(fa)改變粉體的層間和(he)界面(mian)性質(zhi)。

高(gao)嶺(ling)土(tu)不可進(jin)行(xing)陽離(li)子交換，但高(gao)嶺(ling)土(tu)層間(jian)存在(zai)易形成氫鍵的-OH和Si-O鍵，層間(jian)距較(jiao)小(xiao)(xiao)，只允(yun)許部分(fen)極性(xing)小(xiao)(xiao)分(fen)子（如(ru)HC-ONH2、CH3CONH2等）通過，可以將這(zhe)些極性(xing)小(xiao)(xiao)分(fen)子插入(ru)(ru)高(gao)嶺(ling)土(tu)層間(jian)并破壞(huai)其氫鍵，撐大層間(jian)距，使層間(jian)的親水性(xing)變為(wei)疏(shu)水性(xing)，有(you)(you)利(li)于其它有(you)(you)機物大分(fen)子通過置換過程進(jin)入(ru)(ru)，使得高(gao)嶺(ling)土(tu)以納米尺度的剝離(li)狀態分(fen)散到各種基體中。

6、機械力(li)化學法(fa)改性

機(ji)械力化學改(gai)性(xing)(xing)法實質上是借(jie)助機(ji)械能(neng)激活顆粒(li)和表面改(gai)性(xing)(xing)劑發生(sheng)作用，達到將機(ji)械能(neng)轉化為(wei)化學能(neng)的目的，可通過強(qiang)機(ji)械力攪拌、沖擊、研磨等方法實現。

此(ci)法在粉(fen)體(ti)(ti)的(de)(de)復合方面也做(zuo)出(chu)了重(zhong)要貢獻(xian)，可(ke)以借助機械(xie)外力(li)使粉(fen)體(ti)(ti)顆粒表面包(bao)覆(fu)上一層更細或具有功能性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)粉(fen)體(ti)(ti)顆粒，上述表面包(bao)覆(fu)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)為化學(xue)沉(chen)淀，而此(ci)法為機械(xie)化學(xue)作用(yong)。機械(xie)力(li)化學(xue)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)法采用(yong)不(bu)同的(de)(de)機器以及改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)工藝，則粉(fen)體(ti)(ti)的(de)(de)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)效果(guo)也不(bu)同。

7、凝聚共沉法

王(wang)芳等以(yi)濃縮天然膠(jiao)乳為(wei)主體材料(liao)(liao)，改性高(gao)嶺土作為(wei)填(tian)料(liao)(liao)，通過凝聚共沉(chen)法制備改性高(gao)嶺土/NR復合材料(liao)(liao)，探索影響材料(liao)(liao)物理(li)機械(xie)性能的因素，同時用掃面電鏡觀察(cha)拉(la)伸(shen)斷(duan)面的形(xing)貌(mao)，并對其進行分(fen)析(xi)。

結果表(biao)明，制(zhi)備的復合材(cai)料(liao)物(wu)理(li)性(xing)能(neng)良(liang)好，且在拉伸過程中(zhong)無應力發白(bai)現象；乳(ru)酸鉀溶液(ye)質量分數(shu)是5%，改性(xing)溫度為80℃時所制(zhi)備的改性(xing)高(gao)嶺土(tu)用量為40phr的情況下，制(zhi)得(de)的改性(xing)高(gao)嶺土(tu)/NR復合材(cai)料(liao)具有最佳的物(wu)理(li)機械性(xing)能(neng)。

8、酸堿處理

酸堿(jian)處理(li)也(ye)是一種(zhong)表面輔助處理(li)方法，通過酸堿(jian)處理(li)可以改善(shan)粉體(ti)表面（或界(jie)面）的吸附和反應活性。

霍智輝等(deng)(deng)通過甜(tian)(tian)(tian)菜堿改(gai)(gai)性高(gao)嶺土懸浮液(ye)與(yu)天(tian)然膠(jiao)(jiao)(jiao)乳混合(he)，用(yong)(yong)凝聚共沉(chen)法制備甜(tian)(tian)(tian)菜堿改(gai)(gai)性高(gao)嶺土/NR復(fu)合(he)材(cai)料(liao)，探討甜(tian)(tian)(tian)菜堿溶液(ye)的(de)(de)質量分數(shu)、堿金屬離子種類、高(gao)嶺土用(yong)(yong)量等(deng)(deng)因素對(dui)復(fu)合(he)材(cai)料(liao)的(de)(de)物(wu)理性能的(de)(de)影響。結果表明，高(gao)嶺土經(jing)甜(tian)(tian)(tian)菜堿改(gai)(gai)性后對(dui)硫(liu)化膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)補強(qiang)作用(yong)(yong)明顯(xian)(xian)。硫(liu)化膠(jiao)(jiao)(jiao)拉伸試樣斷面的(de)(de)掃面電(dian)鏡圖(tu)上出現明顯(xian)(xian)的(de)(de)絲網形貌(mao)，分析透射電(dian)鏡表明甜(tian)(tian)(tian)菜堿改(gai)(gai)性高(gao)嶺土粒子與(yu)天(tian)然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)基體之間緊密結合(he)，界(jie)面比較模(mo)糊。

除(chu)了上述(shu)方(fang)法外，高嶺土表(biao)面(mian)(mian)改(gai)性(xing)方(fang)法還(huan)有表(biao)面(mian)(mian)接枝、粒(li)子(zi)表(biao)面(mian)(mian)離(li)子(zi)交換、等離(li)子(zi)體改(gai)性(xing)、輻照(zhao)改(gai)性(xing)、化(hua)學氣(qi)相沉積（CVD）和物理沉積（CVD）等方(fang)法。

參考資料：[1] 李(li)曉曉.高嶺土濕法改性及應用的研(yan)究[D].青(qing)島科技大學,2016.

[2] 石陽陽.表面改性高嶺土的(de)制備及其在聚合物中(zhong)的(de)應(ying)用(yong)研究 [D].安徽(hui)大學(xue),2015.

[3] 孫(sun)克新.高嶺土改性及其在NR中的應用研究[D].青島科技(ji)大學,2014.