探討高嶺土的深加工方向

摘 要：本文主要研究的方向為我國高嶺土的應用，同時探究將納米的有關理論和技術融入到高嶺土的深加工領域。并且筆者以高嶺土納米化為研究基礎，淺談其未來的發展前景以及技術要領，同時提出一些自己的看法，希望對其他研究此課題的同行具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：高嶺土；深加工；納米；超細

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

隨著時代的發展，科技的進步，我國對于高檔高嶺土的需求不斷增強，在此情況下，最需要做的就是不斷增強我國的高嶺土的質量、提高高嶺土的檔次，加強高嶺土深加工的科學技術含量。納米技術的出現可以說是革命性的改變，納米顆粒因其具有很多特性在不斷刷新著人民對傳統應用的觀念，由此看來，想要提高高嶺土的檔次，增強其深加工的技術含量，那么將納米技術與高嶺土進行有機結合勢在必行，也就意味著高嶺土的未來發展方向就是高嶺土納米化。那么我們就如何對高嶺土進行深加工這個問題來進行深入的探討。

1 納米高嶺土的新特性與應用

當高嶺土的顆粒達到納米量級后，那么就會出現納米微粒所具有的獨特的特性。

（1）納米高嶺土微粒的表面效應。此時的納米高嶺土粉體的顆粒將會變得更加細小，而且其表面積也會增大，致使顆粒表面的原子數不斷增多，又因為原子配位的不足及高表面能，導致原子的活性非常高，而且很不穩定，這樣就使其與其他原子結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、塑料進行有機結合，致使納米微粒與橡膠、塑料中的高分子有機物分子強強聯合，大大增強其作用力與相容性，使得復合物的結構更加的致密。通過將納米高嶺土與橡膠、塑料進行有機結合，其所得的復合物的力學強度、耐磨性、耐腐蝕性以及材料本身的加工性都得到了質的飛躍，這樣的工藝較原來的傳統技藝所得到的復合物在性能、質量等多方面都具有明顯的優勢。

在涂料方面，納米高嶺土因為其具有顆粒細微、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，形成穩定均一的體系。這樣就可以加強其吸附性、穩定性、耐臟性等特性。不僅如此納米高嶺土的表面和內部的原子、電子具有很大的不同，所以其具有一些特殊的光學反應。

（2）納米高嶺土微粒的小尺寸效應。 因為超細晶粒尺寸，導致高嶺土粉體材料中有一大半原子都在晶界中。同時納米晶界沒有長程有序也沒有短程有序的特點，原子也是隨機排列的，原子會因為外界力的條件而自己發生遷移，所以其具有很好的韌性和延展性。也正是由于小尺寸增強了納米高嶺土粉體的光吸收性，同時還產生吸收峰的等離子共振頻移。

在制作陶瓷領域，在制作陶瓷時加入一定的納米高嶺土能夠使其結構更加致密，擁有高硬度。而且因為納米晶界的獨特特性以及其原子的隨機排列的特性，致使納米高嶺土的陶瓷產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品就會表現出硬度大、不易碎等新的特點。

因為納米高嶺土粉體能夠更好地吸收光，所以針對此特性可以有效的利用，在制作消光材料、高效光熱、光電轉換材料、紅外敏感元件以及紅外隱身材料等材料時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，以此來制造具有一定頻寬的微波納米吸收材料，應用于電磁波屏蔽、隱形飛機等領域中。上述的納米高嶺土的應用只是簡單片面的闡述和分析，其更多的特性以及應用領域仍需要進一步的探討和研究。

2 深加工納米高嶺土的相關方法

在當今的科研領域中，針對于高嶺土納米化的研究仍是一個比較前沿的研究課題，而且目前所有的研究都還僅限于實驗室階段，并沒有在實際的工業中應用。目前，針對于納米高嶺土的制備方法主要分為三種方法即：化學合成法、分級法、插層法；其制備結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、復合材料的制備。

（1）化學合成法：目前我國制作的合稱高嶺土的方法就是通過偏鋁酸鈉與酸性硅溶膠為原料進行一定的化學反應繼而得到納米級硅酸鋁。其具有純度高、穩定性強等特點。但是其具體的成本和工業價值并沒有具體的文章描述。

（2）分級法：依據斯托克斯法則，想要知道某一沉降范圍內微粒的大小可以依據微粒的沉降深度來進行判斷，納米級高嶺土可以從超細高嶺土在液體中沉降可得到，但是這樣的方法成本很高，出產率也不高，所以在工業上并不合適。

（3）插層法：依據目前的技術水平，此方法為最為有效和經濟的制備方法，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構單元層是通過一層中的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合，其中一部分有機小分子能夠直接破壞高嶺石層與層之間形成的氫鍵，到達高嶺土的層間，以此來增大高嶺石層間距，致使高嶺石層與層產生剝離現象。能夠到達高嶺石的有機物有：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。當含水量為1O 士、溫度為423K時能夠提高其插層速度。而壓力和酸堿值對其速度影響不大。

想要得到亞微米級至納米級的高嶺土粉體，就需要先通過有機物插層，然后再進行機械研磨，最后進行去除有機物的工序，這樣就可以得到了。那么想要得到納米高嶺土復合材料，就需要將插入高嶺土層問的有機小分子更換為有機高分子，繼而形成復合物，與此同時再進行剝離作用就可以得到納米級的高嶺土復合物了。上述的制備都還僅限于實驗室，若想投入到工業生產仍需要繼續研究和大量的實驗。

3 結語

上述的制備納米級高嶺方法并不全面，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展前景是非常可觀的，其發展前途不可限量。

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