探討高嶺土的深加工方向

摘 要：本文主要研究的方向?yàn)槲覈?guó)高嶺土的應(yīng)用，同時(shí)探究將納米的有關(guān)理論和技術(shù)融入到高嶺土的深加工領(lǐng)域。并且筆者以高嶺土納米化為研究基礎(chǔ)，淺談其未來(lái)的發(fā)展前景以及技術(shù)要領(lǐng)，同時(shí)提出一些自己的看法，希望對(duì)其他研究此課題的同行具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：高嶺土；深加工；納米；超細(xì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.101

隨著時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，我國(guó)對(duì)于高檔高嶺土的需求不斷增強(qiáng)，在此情況下，最需要做的就是不斷增強(qiáng)我國(guó)的高嶺土的質(zhì)量、提高高嶺土的檔次，加強(qiáng)高嶺土深加工的科學(xué)技術(shù)含量。納米技術(shù)的出現(xiàn)可以說(shuō)是革命性的改變，納米顆粒因其具有很多特性在不斷刷新著人民對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)用的觀念，由此看來(lái)，想要提高高嶺土的檔次，增強(qiáng)其深加工的技術(shù)含量，那么將納米技術(shù)與高嶺土進(jìn)行有機(jī)結(jié)合勢(shì)在必行，也就意味著高嶺土的未來(lái)發(fā)展方向就是高嶺土納米化。那么我們就如何對(duì)高嶺土進(jìn)行深加工這個(gè)問題來(lái)進(jìn)行深入的探討。

1 納米高嶺土的新特性與應(yīng)用

當(dāng)高嶺土的顆粒達(dá)到納米量級(jí)后，那么就會(huì)出現(xiàn)納米微粒所具有的獨(dú)特的特性。

（1）納米高嶺土微粒的表面效應(yīng)。此時(shí)的納米高嶺土粉體的顆粒將會(huì)變得更加細(xì)小，而且其表面積也會(huì)增大，致使顆粒表面的原子數(shù)不斷增多，又因?yàn)樵优湮坏牟蛔慵案弑砻婺?，?dǎo)致原子的活性非常高，而且很不穩(wěn)定，這樣就使其與其他原子結(jié)合的可能性大大增加。充分利用此特性，將納米高嶺土與橡膠、塑料進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，致使納米微粒與橡膠、塑料中的高分子有機(jī)物分子強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，大大增強(qiáng)其作用力與相容性，使得復(fù)合物的結(jié)構(gòu)更加的致密。通過(guò)將納米高嶺土與橡膠、塑料進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，其所得的復(fù)合物的力學(xué)強(qiáng)度、耐磨性、耐腐蝕性以及材料本身的加工性都得到了質(zhì)的飛躍，這樣的工藝較原來(lái)的傳統(tǒng)技藝所得到的復(fù)合物在性能、質(zhì)量等多方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

在涂料方面，納米高嶺土因?yàn)槠渚哂蓄w粒細(xì)微、表面活性大等特性，所以在涂料中更容易快速均勻的分散開，形成穩(wěn)定均一的體系。這樣就可以加強(qiáng)其吸附性、穩(wěn)定性、耐臟性等特性。不僅如此納米高嶺土的表面和內(nèi)部的原子、電子具有很大的不同，所以其具有一些特殊的光學(xué)反應(yīng)。

（2）納米高嶺土微粒的小尺寸效應(yīng)。 因?yàn)槌?xì)晶粒尺寸，導(dǎo)致高嶺土粉體材料中有一大半原子都在晶界中。同時(shí)納米晶界沒有長(zhǎng)程有序也沒有短程有序的特點(diǎn)，原子也是隨機(jī)排列的，原子會(huì)因?yàn)橥饨缌Φ臈l件而自己發(fā)生遷移，所以其具有很好的韌性和延展性。也正是由于小尺寸增強(qiáng)了納米高嶺土粉體的光吸收性，同時(shí)還產(chǎn)生吸收峰的等離子共振頻移。

在制作陶瓷領(lǐng)域，在制作陶瓷時(shí)加入一定的納米高嶺土能夠使其結(jié)構(gòu)更加致密，擁有高硬度。而且因?yàn)榧{米晶界的獨(dú)特特性以及其原子的隨機(jī)排列的特性，致使納米高嶺土的陶瓷產(chǎn)品都具有很好的延展性和韌性。因此添加了納米高嶺土的陶瓷產(chǎn)品就會(huì)表現(xiàn)出硬度大、不易碎等新的特點(diǎn)。

因?yàn)榧{米高嶺土粉體能夠更好地吸收光，所以針對(duì)此特性可以有效的利用，在制作消光材料、高效光熱、光電轉(zhuǎn)換材料、紅外敏感元件以及紅外隱身材料等材料時(shí)添加一定的納米高嶺土。不僅如此還可以利用納米顆粒尺寸變化等離子共振頻率就會(huì)隨之變化的特性，更改顆粒的尺寸，控制吸收邊的位移，以此來(lái)制造具有一定頻寬的微波納米吸收材料，應(yīng)用于電磁波屏蔽、隱形飛機(jī)等領(lǐng)域中。上述的納米高嶺土的應(yīng)用只是簡(jiǎn)單片面的闡述和分析，其更多的特性以及應(yīng)用領(lǐng)域仍需要進(jìn)一步的探討和研究。

2 深加工納米高嶺土的相關(guān)方法

在當(dāng)今的科研領(lǐng)域中，針對(duì)于高嶺土納米化的研究仍是一個(gè)比較前沿的研究課題，而且目前所有的研究都還僅限于實(shí)驗(yàn)室階段，并沒有在實(shí)際的工業(yè)中應(yīng)用。目前，針對(duì)于納米高嶺土的制備方法主要分為三種方法即：化學(xué)合成法、分級(jí)法、插層法；其制備結(jié)果上大致也分為三類即：納米高嶺土粉體的制備、納米高嶺土固體、復(fù)合材料的制備。

（1）化學(xué)合成法：目前我國(guó)制作的合稱高嶺土的方法就是通過(guò)偏鋁酸鈉與酸性硅溶膠為原料進(jìn)行一定的化學(xué)反應(yīng)繼而得到納米級(jí)硅酸鋁。其具有純度高、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)。但是其具體的成本和工業(yè)價(jià)值并沒有具體的文章描述。

（2）分級(jí)法：依據(jù)斯托克斯法則，想要知道某一沉降范圍內(nèi)微粒的大小可以依據(jù)微粒的沉降深度來(lái)進(jìn)行判斷，納米級(jí)高嶺土可以從超細(xì)高嶺土在液體中沉降可得到，但是這樣的方法成本很高，出產(chǎn)率也不高，所以在工業(yè)上并不合適。

（3）插層法：依據(jù)目前的技術(shù)水平，此方法為最為有效和經(jīng)濟(jì)的制備方法，也是最有可能普及的制備方法。高嶺石為高嶺土的主要成分其機(jī)構(gòu)單元層是通過(guò)一層中的Al0：（0H）。八面體的羥基與另一層中的Si0。氧原子形成氫鍵而相互結(jié)合，其中一部分有機(jī)小分子能夠直接破壞高嶺石層與層之間形成的氫鍵，到達(dá)高嶺土的層間，以此來(lái)增大高嶺石層間距，致使高嶺石層與層產(chǎn)生剝離現(xiàn)象。能夠到達(dá)高嶺石的有機(jī)物有：甲酰胺（FA）、N 甲基甲酰胺（NMF）、二甲基酰胺（DMF）、N 甲基乙酰胺（NMA）、水合聯(lián)胺（肼）、二甲基亞砜（DMSO）等。而影響其插層的因素主要有：其自身的特性、溫度、壓力、酸堿值、粉粒大小等等。當(dāng)含水量為1O 士、溫度為423K時(shí)能夠提高其插層速度。而壓力和酸堿值對(duì)其速度影響不大。

想要得到亞微米級(jí)至納米級(jí)的高嶺土粉體，就需要先通過(guò)有機(jī)物插層，然后再進(jìn)行機(jī)械研磨，最后進(jìn)行去除有機(jī)物的工序，這樣就可以得到了。那么想要得到納米高嶺土復(fù)合材料，就需要將插入高嶺土層問的有機(jī)小分子更換為有機(jī)高分子，繼而形成復(fù)合物，與此同時(shí)再進(jìn)行剝離作用就可以得到納米級(jí)的高嶺土復(fù)合物了。上述的制備都還僅限于實(shí)驗(yàn)室，若想投入到工業(yè)生產(chǎn)仍需要繼續(xù)研究和大量的實(shí)驗(yàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

上述的制備納米級(jí)高嶺方法并不全面，仍有很多的方法和理論在研究中，所以高嶺土納米化的研究和發(fā)展前景是非?？捎^的，其發(fā)展前途不可限量。

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作者簡(jiǎn)介：張飛（1989-），男，安徽碭山人，本科，研究方向：非金屬礦高嶺土。