上一期推文【10個(gè)高嶺土表面改性配方匯總（一）】主要介紹了KH-550、KH-570、OTMS、硅油等改性高嶺土的配方，本期繼續(xù)介紹不同改性劑對比、復(fù)配的10個(gè)高嶺土表面改性配方，僅供各位同行參考了解，具體如下：
配方1：硅烷與硼酸酯偶聯(lián)劑（對比）
配方2：硅烷、鈦酸酯與鋁酸酯偶聯(lián)劑（對比）
配方3：硬脂酸、鋁鈦復(fù)合與硅烷偶聯(lián)劑（對比）
配方4：KH-560、KH-570對比（乳膠漆領(lǐng)域）
配方5：硅烷、鈦酸酯與鋁酸酯偶聯(lián)劑復(fù)配（丁苯橡膠領(lǐng)域）
配方6：硅烷與鈦酸酯偶聯(lián)劑復(fù)配（聚乙烯領(lǐng)域）
配方7：表面活性劑、偶聯(lián)劑對比和復(fù)配
配方8：硅烷偶聯(lián)劑和硬脂酸復(fù)配
配方9：棕櫚油、硅烷偶聯(lián)劑與硬脂酸對比和復(fù)配
配方10：DOPO-KH560改性
配方1：硅烷與硼酸酯偶聯(lián)劑（對比）
改性劑：硅烷偶聯(lián)劑KH-550和KH570，硼酸酯偶聯(lián)劑SBWI、SBWIII和SB181。
改性方法：（1）干法改性：稱量的高嶺土置于搭建好的攪拌-加熱裝置中，以油浴加熱，控制溫度為60～80℃，攪拌器轉(zhuǎn)速為1774r/min，攪拌5min后逐滴加入偶聯(lián)劑，繼續(xù)攪拌20min，完成預(yù)處理。將預(yù)處理高嶺土置于高速混合機(jī)中，恒定混合機(jī)轉(zhuǎn)速為34000r/min，粉碎2min后取出改性高嶺土。
?。?）球磨濕法改性：稱量高嶺土、偶聯(lián)劑、95%無水乙醇（用量為高嶺土的4倍），將所有物料混合均勻后置于球磨罐（內(nèi)含氧化鋁磨球，且物料沒過磨球）中，球磨機(jī)振動(dòng)頻率為37Hz，球磨5h后完成預(yù)處理，進(jìn)行抽濾洗滌，80℃恒溫干燥8h至恒質(zhì)量后取出。將預(yù)處理高嶺土置于高速混合機(jī)中，恒定混合機(jī)轉(zhuǎn)速為34000r/min，粉碎2min后取出改性高嶺土。
測試與表征：SEM、IR譜表征、TG分析、膠料性能
改性效果：（1）KH-550膠料的硫化速率和交聯(lián)密度較高，SB181膠料的拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率較高，KH-570膠料的橡膠分子鏈容易產(chǎn)生滑移現(xiàn)象導(dǎo)致其強(qiáng)度降低。
（2）硅烷偶聯(lián)劑KH-550改性高嶺土適用于膠料補(bǔ)強(qiáng)，高嶺土表面的羥基與偶聯(lián)劑反應(yīng)形成烷基化合物，使改性高嶺土能夠?qū)δz料起到良好的補(bǔ)強(qiáng)作用；與干法改性相比，球磨濕法改性可明顯細(xì)化高嶺土粉體。
配方2：硅烷、鈦酸酯與鋁酸酯偶聯(lián)劑（對比）
改性劑：硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑。
改性方法：干法改性簡便靈活、適應(yīng)面廣、工藝簡單，改性后可直接獲得產(chǎn)品。本試驗(yàn)采用干法改性方式對煤系高嶺土進(jìn)行單因素改性試驗(yàn)研究，改性時(shí)間為1.5h，改性溫度為90℃，采用注射器加藥的方式進(jìn)行改性。
測試與表征：活化指數(shù)、吸油值。
改性效果：硅烷偶聯(lián)劑用量為0.8%時(shí)，活化指數(shù)為0.9，吸油值為0.79cm3/100g；鈦酸酯偶聯(lián)劑用量為1.6%時(shí)，活化指數(shù)為0.86，吸油值為0.88cm3/100g；鋁酸酯偶聯(lián)劑用量為0.9%時(shí)，活化指數(shù)為0.88，吸油值為0.82cm3/100g，改性效果最佳，可用作橡膠補(bǔ)強(qiáng)填料。
配方3：硬脂酸、鋁鈦復(fù)合與硅烷偶聯(lián)劑（對比）
改性劑：硬脂酸CH3（CH2）16COOH、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑C12H28O4TiAl（OCH（CH3）2）4、硅烷偶聯(lián)劑KH-550。
改性方法：（1）硬脂酸改性煅燒高嶺土：從加料口將1000g煅燒高嶺土倒入高速攪拌機(jī)內(nèi)，高速攪拌15min，使煅燒硬質(zhì)高嶺土在高速攪拌機(jī)內(nèi)充分分散，并且利用高速攪拌機(jī)將物料溫度提升，有利于改性；稱取一定量硬脂酸裝入容器內(nèi)置于恒溫水浴鍋內(nèi)，保證硬脂酸受熱轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w；以噴霧的形式將硬脂酸通過加料口滴入高速攪拌機(jī)內(nèi)，保持80℃持續(xù)攪拌30min-60min。關(guān)閉電源，取出物料在105℃的電熱烘箱中干燥2-4h后，自然冷卻，將其放入聚四氟乙烯襯干燥器中，備用。
?。?）硅烷偶聯(lián)劑KH-550改性煅燒高嶺土：從加料口將1000g煅燒高嶺土倒入高速攪拌機(jī)內(nèi)，高速攪拌15min，使煅燒硬質(zhì)高嶺土在高速攪拌機(jī)內(nèi)充分分散，并且利用高速攪拌機(jī)將物料溫度提升，有利于改性；量取一定量硅偶聯(lián)劑，以噴霧的形式將硅偶聯(lián)劑通過加料口滴入高速攪拌機(jī)內(nèi)，保持80℃持續(xù)攪拌30min-60min。關(guān)閉電源，取出物料在105℃的電熱烘箱中干燥2-4h后，自然冷卻，將其放入聚四氟乙烯襯干燥器中，備用。
?。?）鋁鈦酸酯偶聯(lián)劑AT-OL改性煅燒高嶺土:從加料口將1000g煅燒高嶺土和一定量鋁鈦酸酯偶聯(lián)劑AT-OL倒入高速攪拌機(jī)內(nèi)，保持80℃高速攪拌45min，使煅燒硬質(zhì)高嶺土可以在高速攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行充分分散，有利于改性；關(guān)閉電源，取出物料在105℃的電熱烘箱中干燥2-4h后，自然冷卻至室溫，將其放入聚四氟乙烯襯干燥器中，備用。
測試與表征：吸油值、活化指數(shù)、紅外光譜、PP復(fù)合材料性能。
改性效果：（1）硬脂酸對高嶺土粉體表面改性活化度較強(qiáng)，但與聚合物基體結(jié)合效果不好；硅烷偶聯(lián)劑對高嶺土粉體表面改性活化度較硬脂酸稍差，但與聚合物作用的綜合結(jié)果比硬脂酸好，但是相對成本較高；鋁鈦酸酯偶聯(lián)劑不僅對高嶺土粉體表面改性活化度較強(qiáng)而且與聚合物作用的效果相對更高，且綜合成本相對較低。
?。?）經(jīng)鋁鈦酸酯偶聯(lián)劑改性后的煅燒高嶺土在中分散均勻，其阻燃性能與力學(xué)性能有明顯的提高。
配方4：KH-560、KH-570對比（乳膠漆領(lǐng)域）
改性劑：KH-560、KH-570。
改性方法：將硅烷偶聯(lián)劑與無水乙醇按照1:4的比例配成硅烷偶聯(lián)劑乙醇溶液，再將硅烷偶聯(lián)劑乙醇溶液加入至已經(jīng)放入密封袋中的500g高嶺土，密封后充分混合隨后放入烘箱中，60℃下反應(yīng)2小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將改性后的高嶺土倒出鋪平再次放入烘箱，在80℃下烘于2小時(shí)至高嶺土中乙醇完全烘出，得到改性高嶺土。
測試與表征：紅外光譜、SEM、接觸角、吸油值、活化度、乳膠漆性能。
改性效果：（1）使用KH-560與KH-570硅烷偶聯(lián)劑，對高嶺土進(jìn)行改性，KH-560能夠讓高嶺土保證原有的親水性前提下獲得親油性，而KH-570能夠使高嶺土的表面變?yōu)橛H油疏水，利用該特點(diǎn)復(fù)合搭配兩者可以使得高嶺土獲得不同的性能；使用硅烷偶聯(lián)劑改性高嶺土?xí)r，其適宜用量為高嶺土的1.5-2.0wt%。
?。?）在使用不同硅烷偶聯(lián)劑對高嶺土填料進(jìn)行改性的乳膠漆當(dāng)中，使用KH-560硅烷偶聯(lián)劑的乳膠漆機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)于使用KH-570硅烷偶聯(lián)劑的乳膠漆，KH-560改性高嶺土后使其獲得的在水中的良好分散性與對乳液高聚物的優(yōu)秀相容性是KH-560提高乳膠漆機(jī)械性能的關(guān)鍵。
配方5：硅烷、鈦酸酯與鋁酸酯偶聯(lián)劑復(fù)配（丁苯橡膠領(lǐng)域）
改性劑：硅烷偶聯(lián)劑KH-560，鈦酸酯偶聯(lián)劑TMC-105，ASA型鋁酸酯偶聯(lián)劑。
改性方法：將煤系高嶺土置入高速混合機(jī)中攪拌并加熱至設(shè)計(jì)溫度90℃后加入改性劑及其他助劑，依次加入的時(shí)間間隔為15min，反應(yīng)5~10min，得到活化煤系高嶺土。
測試與表征：活化指數(shù)、吸油值、接觸角、橡膠復(fù)合材料性能。
改性效果：（1）當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑用量為0.8%、鋁酸酯偶聯(lián)劑用量為0.9%、鈦酸酯偶聯(lián)劑用量為0.6%時(shí)，改性后的高嶺土活化指數(shù)、吸油值達(dá)到最佳值，分別為0.91、0.89cm'/100g，且接觸角大于90°，疏水性良好。
?。?）改性煤系高嶺土的替代白炭黑的量為60%時(shí)，t10（焦燒時(shí)間）和t90（正硫化時(shí)間）達(dá)到最小值，300%定伸應(yīng)力達(dá)到8.0MPa，拉伸強(qiáng)度達(dá)到20.0MPa，撕裂強(qiáng)度達(dá)到60kN/m，SBR復(fù)合材料的硫化加工性能與力學(xué)性能均明顯改善。
配方6：硅烷與鈦酸酯偶聯(lián)劑復(fù)配（聚乙烯領(lǐng)域）
改性劑：硅烷偶聯(lián)劑KH-570、鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201。
改性方法：用冰醋酸將硅烷偶聯(lián)劑甲醇和蒸餾水的混合溶液的pH值調(diào)節(jié)至5，靜置10min后，噴灑于高嶺土粉體表面；同時(shí)，配制鈦酸酯偶聯(lián)劑的異丙醇溶液，靜置10min后，噴灑于高嶺土粉體表面，然后，將高嶺土粉體置于高速混合機(jī)中，高速攪拌2min出料，在100℃下干燥1h，即可得到復(fù)配偶聯(lián)劑表面修飾的高嶺土。
測試與表征：紅外光譜測試、SEM、LDPE/改性高嶺土復(fù)合材料性能
改性效果：（1）通過硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑分子鏈上水解官能團(tuán)與高嶺土表面及層間羥基的化學(xué)鍵合作用，經(jīng)復(fù)配偶聯(lián)劑改性的高嶺土表面成功地接枝了—CH2、—CH3基團(tuán)。
?。?）復(fù)配偶聯(lián)劑改性使高嶺土在LDPE基體中的分散性得到了明顯的改善，與LDPE基體的界面相互作用顯著增強(qiáng)，LDPE/復(fù)配改性高嶺土復(fù)合材料表現(xiàn)出了良好的力學(xué)性能、熱力學(xué)性能和電絕緣性能。并且，當(dāng)復(fù)配偶聯(lián)劑改性高嶺土的含量分別為5%和20%時(shí)，復(fù)合材料的斷裂伸長率和體積電阻率分別達(dá)到了最大值。
配方7：表面活性劑、偶聯(lián)劑及復(fù)配（對比）
改性劑：聚醚N-210（聚異丙二醇）、二甘醇（DEG）、聚乙二醇400（PEG400）:等表面活性劑，偶聯(lián)劑A-172、A-187、Si-69，以及偶聯(lián)劑與表面活性劑的復(fù)配。
改性方法：從加料口將一定量的煅燒高嶺土倒入高速攪拌機(jī)內(nèi)，往高速攪拌機(jī)內(nèi)滴加預(yù)先稱好的一定配比的改性劑，開動(dòng)攪拌機(jī)攪拌15min停機(jī)，得到改性的煅燒高嶺土。
測試與表征：FT-IR、X-RAY、RPA、SEM、三元乙丙橡膠印刷膠輥膠料性能。
改性效果：（1）偶聯(lián)劑對焦燒時(shí)間影響不大，但卻能減少正硫化時(shí)間。偶聯(lián)劑A-172、A-187、Si-69對煅燒高嶺土都有較明顯的改性效果。偶聯(lián)劑A-172改性時(shí)效最為明顯，當(dāng)用量為0.5phr時(shí)撕裂強(qiáng)度達(dá)到最大值38.7KN/m，比原來提高了59%，但拉伸強(qiáng)度則變化不大。偶聯(lián)劑會(huì)使硫化膠的硬度和定伸應(yīng)力明顯增大；改性后的煅燒高嶺土填充的硫化膠的扯斷永久變形有一定改善。偶聯(lián)劑對改善硫化膠的耐溶劑性能作用不大。
?。?）聚醚N-210對焦燒時(shí)間影響不大，但卻能減少正硫化時(shí)間。聚醚N-210和二甘醇對煅燒高嶺土都有較好的改性效果，用聚醚N-210改性時(shí)效果最好。當(dāng)用量為0.5phr時(shí)拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值16MPa，比原來提高了25%，但撕裂強(qiáng)度則變化不大；聚醚N-210對硫化膠的硬度和定伸應(yīng)力影響不大；改性后的煅燒高嶺土填充的硫化膠的扯斷永久變形有一定改善。
（3）偶聯(lián)劑A-172、A-187對煅燒高嶺土有明顯的改性效果，當(dāng)A-172用量為0.5phr時(shí)撕裂強(qiáng)度可提高59%，但拉伸強(qiáng)度則變化不大；通過偶聯(lián)劑A-172和聚醚N-210的并用，當(dāng)并用比為0.25/0.25時(shí)，可使硫化膠的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度同時(shí)獲得一定的提高，就拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和扯斷伸長率而言，其性能達(dá)到德國進(jìn)口膠料的水平；偶聯(lián)劑和聚醚同時(shí)加入改性時(shí)，硫化膠的物理機(jī)械性能較好。
配方8：硅烷偶聯(lián)劑和硬脂酸復(fù)配
改性劑：硅烷偶聯(lián)劑WD-21、硬脂酸、陽離子表面活性劑CTAB。
改性方法：稱取一定量的納米高嶺土加入硅烷偶聯(lián)劑（WD-21）或硬脂酸輔以某陽離子表面活性劑CTAB所配成的溶液，充分?jǐn)嚢杓訜?溫度控制在80～120℃不等，反應(yīng)30min左右待其完全干燥后磨碎，便得改性納米高嶺土。
測試與表征：活化指數(shù)、紅外分析、填充橡膠材料性能。
改性效果：（1）在納米高嶺土的改性過程中，輔助加入陽離子表面活性劑CTAB能顯著減少改性劑用量，升高活化指數(shù)，其作用機(jī)理為吸附-增溶作用。
?。?）硅烷偶聯(lián)劑和硬脂酸復(fù)合改性劑用量為1．3%，配比以1∶1為宜。IR分析表明改性后高嶺土顆粒表面已接上偶聯(lián)劑分子。
?。?）未改性和改性后的納米高嶺土的補(bǔ)強(qiáng)效果均好于炭黑；硅烷偶聯(lián)劑和硬脂酸復(fù)合改性對橡膠的補(bǔ)強(qiáng)效果優(yōu)于單獨(dú)使用硅烷偶聯(lián)劑改性。
配方9：棕櫚油、硅烷偶聯(lián)劑與硬脂酸對比和復(fù)配
改性劑：硬脂酸、硅烷偶聯(lián)劑WD-81和WD-70、鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201、棕櫚油、季銨鹽類活化劑1632和D-1821。
改性方法：采用干法對高嶺土進(jìn)行表面改性。（1）單一藥劑：選用硬脂酸、硅烷偶聯(lián)劑WD-81和WD-70、鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201進(jìn)行單一藥劑改性試驗(yàn)。（2）復(fù)配藥劑：以棕櫚油、季銨鹽類活化劑1632和D-1821為活化劑，硅烷偶聯(lián)劑WD-70和WD-81為改性劑，硬脂酸為輔助改性劑，進(jìn)行6組活化劑和改性劑的復(fù)配改性試驗(yàn)。
測試與表征：活化指數(shù)、SEM、膠料材料性能。
改性效果：（1）單一藥劑：預(yù)評(píng)價(jià)改性效果最佳的為硬脂酸，活化指數(shù)達(dá)到86.3%；結(jié)果評(píng)價(jià)中改性效果最佳的為硅烷偶聯(lián)劑WD-70，制備的復(fù)合材料300%定伸應(yīng)力為1.97MPa，定應(yīng)力伸長率達(dá)到201%，拉伸強(qiáng)度達(dá)到2.47MPa，撕裂強(qiáng)度達(dá)到21kN·m-1，拉斷強(qiáng)度為0.76MPa，拉斷伸長率達(dá)到323%。綜合兩種評(píng)價(jià)，硅烷偶聯(lián)劑WD-70的改性效果最好，而鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201的改性效果最差。
4種改性劑對高嶺土粉體均有改性作用。高嶺土粉體經(jīng)硬脂酸表面改性后，其活化指數(shù)雖然高于硅烷偶聯(lián)劑WD-70改性高嶺土，但其復(fù)合材料力學(xué)性能卻較低，這是因?yàn)楣柰榕悸?lián)劑與高嶺土的作用為化學(xué)吸附，吸附較牢固，而且分子中還含有與高聚物基體發(fā)生偶聯(lián)作用的基團(tuán)。硅烷偶聯(lián)劑WD-70作為一種甲基丙烯酰氧基硅烷，一方面其分子內(nèi)的硅烷低聚物能夠與粉體表面羥基以氫鍵、共價(jià)鍵等形式發(fā)生作用，另一方面其不飽和雙鍵能夠與順丁橡膠中不飽和雙鍵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而在高嶺土補(bǔ)強(qiáng)順丁橡膠的過程中起到“橋梁”作用，提高材料的力學(xué)性能。而硬脂酸改性高嶺土僅是在粉體表面形成包覆，無法起到“橋梁”的作用。
（2）復(fù)配藥劑：復(fù)配改性后，高嶺土的改性效果有明顯的提升，其中棕櫚油、硅烷偶聯(lián)劑WD-70、硬脂酸復(fù)配的改性效果最為優(yōu)良，活化指數(shù)達(dá)到96.1%，所制備復(fù)合材料300%定伸應(yīng)力為2.97MPa，拉伸強(qiáng)度達(dá)到3.84MPa，拉斷強(qiáng)度為2.96MPa，拉斷伸長率為403%，撕裂強(qiáng)度為18kN/m。因?yàn)榛罨瘎┳貦坝偷闹饕煞譃橛退岷蛙浿幔ㄗ貦八幔?，其分子一端為長鏈有機(jī)親油基團(tuán)，結(jié)構(gòu)與順丁橡膠相似，與順丁橡膠有一定的相容性，另一端為羧基，可與高嶺土表面發(fā)生吸附作用，所以具有類似偶聯(lián)劑的作用，可改善高嶺土（主要礦物為高嶺石）與膠料的親和性，提高其在膠料中的分散度，從而提高材料的力學(xué)性能。另外，由于棕櫚油本身具有潤滑作用，可使復(fù)合體系內(nèi)摩擦力減小，從而改善復(fù)合體系的流動(dòng)性能。而季銨鹽類活化劑1632和D-1821雖然也能夠提升高嶺土的改性效果，但其效果比脂肪酸類活化劑弱。這是因?yàn)榧句@鹽與高嶺土的表面作用只是一種吸附作用，長碳鏈僅起到改善相容性的作用，無法起到類似硅烷偶聯(lián)劑的“橋梁”作用，所以復(fù)合材料力學(xué)性能較差。
?。?）最佳改性條件為（以高嶺土干礦量為標(biāo)準(zhǔn)）活化劑棕櫚油用量1%，硅烷偶聯(lián)劑WD-70用量1%，輔助改性劑硬脂酸用量1%，改性溫度90℃，改性時(shí)間20min；復(fù)合材料最佳制備工藝為改性高嶺土用量（粒度小于5μm占74%）100份，硫化溫度140℃，硫化時(shí)間22min；以微細(xì)粒級(jí)改性高嶺土填充順丁橡膠，制備的復(fù)合材料力學(xué)性能均能達(dá)到橡膠鞋底國標(biāo)要求；復(fù)合材料拉斷面的SEM照片顯示，改性高嶺土與橡膠基質(zhì)融合較好。
配方10：DOPO-KH560改性
改性劑：γ-（2，3-環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷（KH-560）、9，10-二氫-9-氧雜-10-膦雜菲-10-氧化物（DOPO）
改性方法：稱取15gDOPO置于過量的（20g）KH-560中，在160℃，通N2條件下反應(yīng)6h，得DOPO-KH560中間體；然后稱取0.05g的DOPO-KH560置于含1.00g高嶺土的醇水溶液中，在60℃條件下反應(yīng)12h，得到最終產(chǎn)物DOPO-KH560-高嶺土。
測試與表征：PP復(fù)合材料的阻燃性能和力學(xué)性能。
改性效果：僅添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%的DOPO-KH560-高嶺土于PP/MCAPP/ATH復(fù)合體系中體系的LOI提升到28.1，并有效延長體系熔滴產(chǎn)生的時(shí)間。DOPO-KH560-高嶺土在改善PP/MCAPP/ATH復(fù)合體系的阻燃性能同時(shí)，并沒有帶來力學(xué)性能的降低。
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