高嶺土是由一層Si-O四面體片和一層Al-（O，OH）八面體片組成的1:1的層狀結(jié)構(gòu)，層間不含可交換性陽離子，層間由氫鍵聯(lián)結(jié)，晶片表面呈電中性，具有低的粘度、良好的流動性和分散性。

高嶺土作為填料在橡膠工業(yè)中應(yīng)用廣泛，將其加入乳膠混合物中，能改善橡膠的力學(xué)性能，提高橡膠制品的機(jī)械強(qiáng)度，還可增強(qiáng)耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性，延長橡膠的硬化時間。

1、高嶺土改性及其在橡膠中的應(yīng)用特性

高嶺土是橡膠制品的重要填料，在以往作為填料使用時，通常認(rèn)為產(chǎn)品性能主要取決于顆粒的大小分布和顆粒的比表面積。但是現(xiàn)代科學(xué)研究證明，經(jīng)選礦提純和粉碎加工后的高嶺土粉體表面帶有大量羥基和含氧官能團(tuán)，具有酸性，經(jīng)煅燒加工后的高嶺土酸性更強(qiáng)。

此外，由于高嶺土比表面積大、表面能較高，導(dǎo)致其與有機(jī)高聚物體系的相容性差。因此在用于高聚物基（如環(huán)氧樹脂或乙烯基樹脂）材料的填料時，必須對其進(jìn)行表面改性，以獲得更優(yōu)性能的制品。

劉欽甫等利用脂肪酸型改性劑對高嶺上進(jìn)行了表面改性，采用熔融共混法制備了PP/高嶺土復(fù)合材料，并測試了其力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)在改性高嶺土填充量為3%-6%時，可以使復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能。

張印民研究了高嶺土的粒度、表面性質(zhì)、填充量以及填料的結(jié)構(gòu)對高嶺土/橡膠復(fù)合材料的氣體阻隔性能的影響規(guī)律，研究結(jié)果表明：隨著填料粒子粒徑的減小，填充橡膠材料的氣密性逐漸提高，當(dāng)高嶺土粒度達(dá)到幾百個納米時，復(fù)合材料的相對透氣率為0.46，降低程度達(dá)到54%，使用特定改性劑對高嶺土進(jìn)行改性后，氣密性可進(jìn)一步提高。

杜艷艷等采用化學(xué)插層-超細(xì)研磨-酸浸漬活化-干燥-表面改性的方法制備了一種活性納米高嶺土，該材料用于丁苯橡膠補(bǔ)強(qiáng)填料時具有更好的分散性，可明顯提高其拉伸強(qiáng)度和伸長率，同時使制品具備良好的疏水性。

2、納米高嶺土在橡膠中的應(yīng)用

納米高嶺土可用于各種橡膠制品，顯著提高其機(jī)械物理性能，同時降低其生產(chǎn)成本，特別是在彈性、抗屈撓、阻隔性能和扯斷伸長率方面具有優(yōu)勢。

在順丁橡膠、三元乙丙橡膠、天然橡膠和丁腈橡膠中，納米高嶺土優(yōu)于白碳黑的補(bǔ)強(qiáng)性能，在丁苯橡膠中接近于白碳黑的補(bǔ)強(qiáng)性能，適合在輪胎胎側(cè)膠、內(nèi)胎、高爾夫球橡膠、膠絲、丁腈密封橡膠、鞋底橡膠、膠輥、膠棒、輸送帶橡膠等產(chǎn)品中應(yīng)用。

在力學(xué)性能方面，在橡套/絕緣電纜所用的三元乙丙橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠中，納米能夠與當(dāng)前主流的補(bǔ)強(qiáng)材料白碳黑、碳黑接近。其電性能則遠(yuǎn)超其他材料，可以與煅燒高嶺土相媲美。納米高嶺土應(yīng)用于橡膠電線電纜，可以達(dá)到高力學(xué)性能和高電性能的結(jié)合。

在球膽、內(nèi)胎等天然橡膠中，可以單獨(dú)使用納米高嶺土作為體系補(bǔ)強(qiáng)材料，可以提供超越白碳黑，接近碳黑的性能，加入40-60phr，可以使體系的力學(xué)性能、加工性能、氣密性能達(dá)到性產(chǎn)品性能超越顛峰。IIR本身就具有十分優(yōu)異阻隔性能，加入納米高嶺土，即使少量加入10phr，也能使IIR的氣密性提高3倍以上；同時利用納米高嶺土的高補(bǔ)強(qiáng)性性能賦予體系良好的性能。

我國高嶺土礦儲量豐富、品質(zhì)優(yōu)良，但優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品相當(dāng)少，每年仍需從國外進(jìn)口大量的優(yōu)質(zhì)高嶺土。在國內(nèi)對優(yōu)質(zhì)高嶺土需求日益增長的情況下，提高國內(nèi)高嶺土產(chǎn)品的質(zhì)量，加快高嶺土深加工技術(shù)的發(fā)展就成了當(dāng)務(wù)之急，高嶺土表面改性及其納米化將是未來研究和應(yīng)用的重點(diǎn)方向之一。

參考資料：