凹凸棒土的表面改性与应用

层 链 状 过 渡 结 构 的 含 水 富 镁 硅 酸 水 ，见 凹凸棒石粘土 晶体结构 图 １ 。 盐 为 主 的 粘 土 矿 ， 在 矿 物 学 上
属 于 海 泡 石 族，其 化 学 式 为： Ｍｇ ５ （ Ｈ ２ ０） ４ ［ ｓ ｉ ４ ０ｌ ０ ］ ２ （ ０Ｈ） ２・ ４ Ｈ ２ Ｏ。
凹凸棒 土的表 面改性 与应 用
孙 镇镇 ／文
凹凸棒 土是 国民经济建设 中重要的填 充材料之一 ，其在轻工业 ，农业 ．建 材业 ，食 品等众 多行业 中得
到 广泛 应 用。凹凸棒 土制备成 纳米 级之 后，粒 子表 面积增 大 ，表 面能升 高 ，粒 子处于非稳 定状 态 ，易产生
粒子 “ 团聚”现 象，形成聚集体 ，难以分散 于其他介质 中，直接 应 用效果 不好 ，因此 为 了拓展 应 用，改善 它 与橡 塑基体的相容性和在基体 中的分散 性 ， 就 需要对 其进行表 面改性 。本文首 先介 绍 了凹凸棒土 的组成 、
结构 与分类 ，然后对 凹凸棒 土表 面改性技 术进 行 了简要 概括 ，最后对 凹凸棒土的应 用进行 了简述 。
凹 凸 棒 土， 又 名 坡 缕 石 的研 究起 步 比较晚 ， 且资源利用率 较低 ， 加工等 比较低 端的领域 ，初级加工产品 （ Ｐ ａ ｌ ｙ ｇ ｏ ｒ ｓ ｋ ｉ ｔ ｅ ） ，其矿 物几 乎 遍 及 世 界 使用 范围较小 ，产 品开 发的多样 化、系 和低 附加值产 品比例较 高 ，这造 成了优 各地 。早 在 ２ ０世纪 ４ ０年代 ，美 国就 已 列化 程度不够 。我 国生产 的凹凸棒 土产 质原料往往不 能用于生 产或无法 大量 生
开采应 用 凹凸棒 土 … 。我国对 凹凸棒 土 品主要 应用于轻化工 、建材 、农 业食 品 产高档产品的缺陷。
１ ． 凹凸棒 土的组 成 结构 及分类
１ ． １组 成及 结构
间形成与链平 行的通道 ，通道横断面 约 １ ． ２分 类
常见 的凹凸棒土矿型主要有 以下六 类 ： 其一 ，凹凸棒土型 ；其二 ，蒙脱石 凹 凸 棒 土 是 一 种 具 纤 维 纹 理 ３ ． ７ Ｘ ６ ． ３ Ａ。通 道 中充填 沸石水 和结 晶
．
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圉 １凹凸棒石粘土晶体结构图
接 应用效果不好 ，人们 为了拓展 凹凸棒
①磷酸酯表面处理 ：磷 酸酯与 凹凸 合物处理 剂通 常为聚丙烯酸及其盐 、三
土的应用 ，改善它 与橡 塑基 体的相容性 棒 土表面的金属 阳离子 反应形成磷酸盐 元 共 聚物 等 。 它 们 可 以 定 向吸 附在 凹 凸 和在基 体 中的分散性 ，就需要对其进行 沉积 或包覆于 凹凸棒 土粒子的表面 ，从 棒土表面上 ， 使凹凸棒 土具有荷 电特性 ，
方 向颠 倒 ，形成层链状 。在 四面体条带 之
凹凸棒 土制备成纳米级 之后 ，其粒 非稳定状态 ，易产生粒子 “ 团聚”现象 ， 表面是亲水疏油性 的，易形成 聚集体 ，
子表面积增 大 ，表面能升高 ，粒 子处于 并且 由于 凹凸棒 土表面具有许多烃基 ，
２ ． １ ． １表面 活性 剂表面处理
表 面活性剂分 子主要 由性质截然 不
改善 其耐酸性 和耐燃性 。 ②脂肪酸或盐表 面处理 ：通过含有
２ ． ２ 以工艺 分类
的紧密聚集 ， 则显微结构就致密 ， 反之 ， 矿石主要分布在 凹凸棒 土矿床矿层的 中
部 ，凹凸棒 土含量 大于 ８ ０ ％，含 有少量
Ｈ： Ｏ，１ ９ ． ２ １ ％。凹凸棒 土晶体结构呈 长 若 晶束在三维空 间呈松散 交错的排列 ，
宽 比很 高的纤维状或窄带状 ，其结构属 则 晶束间间隔大 ，显微结构 就松 散。三 的石英 、白云石 、非晶蛋白石 ，几乎不 ２ ：１型粘 土矿物 。在 每个 ２ ：１ 单位 是显微结构 中是否形成有架 空的孔洞 、 结构层 中 ，四面体 晶片角顶 隔一定距离 裂缝 等。若是 ，则显微结构 就松 散 ，反 含蒙脱石 。
分散 性差 ，难 以分散于其他介质 中，直
中 国 粉 体 工 业２ ０ １ ７ Ｎ ｏ ． ３ Ｉ Ｉ
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凹凸棒 土 的 基 本结 构 分 为 三个 层 型 ；其三 ，凹凸棒土 一蒙脱石型，其四 ， 次。一是 晶束 的粗 细长短。 由于棒 晶在 白云 石 一 凹凸棒 土 型 ；其 五 ， 白云石
晶束 中的聚集最为 紧密 ，因此 ，晶束越 ＋凹凸棒土 一蒙脱石型； 其六 ， 蛋 白石 一
凹 凸 棒 土 莫 氏 硬 度 ２～ ３ ， 加 热 到 细小 ，晶束所 占的 比例 越大 ，则 凹凸棒 凹 凸 棒 土 一 白 云 石 型 。 工 业 上 想 要 得 ７ ０ ０～ ８ ０ ０。 Ｃ， 硬 度 ＞ ５ ， 比 重 为 土的显微结构就越松散 ，反之亦然 。二 到理想 的凹凸棒 土纯样 ，只有选择凹 凸 ２ ． ０ ５～ ２ ． ３ ２ ， 其理论化 学成分为 ： Ｓ ｉ Ｏ ， ， 是晶束的聚集状态 。若 晶束间多呈平行 棒土 型矿石 才可能达到 目的 ，而该类型 ５ ６ ． ９ ６ ％｝（ Ｍｇ ，Ａｌ ，Ｆ ｅ ） Ｏ，２ ３ ． ８ ３ ％Ｉ
表 面 改性 。 而 改 变 了 凹 凸棒 土 的表 面性 能 ，使 复 合 在 凹 凸棒 土 的 表 面 形 成 物 理 、化 学 吸 附 材 料 的 加 工 性 能 、机 械 性 能 显 著 提 高 ， 层 ， 阻止 凹 凸棒 土 粒 子 的 团聚 。
２ ． １以改性 剂 类 型分 类