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| 绢云母表面改性技术研究进展 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2014-08-26 10:07:19 浏览次数： |
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（中国粉体技术网/班建伟）绢云母(Sericite)是指非常细小的鳞片状白云母，因其解理面呈现丝绢光泽而得名，其分子式为KAl[AlSi3O10](OH)2。绢云母的化学结构与高岭土相近，又具有粘土矿物的某些特性，即在水介质及有机溶剂中分散悬浮性好，色白粒细，有粘性等，因此绢云母兼具了云母类矿物和粘土矿物的多种特点，这些特点使得绢云母在造纸、塑料、橡胶、陶瓷、化妆品、涂料等行业有着广泛应用。
但是，绢云母同其他无机非金属类矿物填料一样，具有亲水疏油、难以在有机相中润湿和分散、容易凝聚成团的缺点，不能与树脂形成良好的界面，颗粒与塑料、橡胶等基体界面的结合力与相容性较差，难以均匀分散在有机基体中。直接或过多地填充往往容易导致材料的力学性能下降以及易脆化等缺，因而有必要对绢云母进行改性，以提高绢云母粉体在有机基体中的分散性, 改善或提高绢云母粉体的应用性能和价值。
目前，对绢云母的改性主要分为两种：表面改性和插层改性。相对于表面改性而言，插层改性能将绢云母剥离成片层状，从而使绢云母更好地与有机基体相结合，充分发挥绢云母结构单元片层的优良性能，有着广阔的发展前景。然而，由于绢云母结构层电荷大(一个结构式电荷为1)对层间离子束缚程度大，所以在通常状况下不能在水中膨胀，小分子不能直接进入层间。因而不能直接进行插层改性，而是需要对绢云母进行修饰，而后方可插层改性。这样就使得绢云母插层改性在工艺上较表面改性更为繁琐，在一定程度上限制了这种方法的发展。
1绢云母表面改性的研究现状
1.1 偶联剂对绢云母的表面改性
偶联剂是具有两性结构的化学物质，其结构特点为：分子中的一部分基团可与粉体表面的各种官能团反应，形成强有力的化学键合，另一部分基团可与有机高聚物基料发生化学反应或物理缠绕，从而将两种性质差异很大的材料牢固的结合起来，使无机粉体和有机高聚物分子之间建立起具有特殊功能的“分子桥”。常用的偶联剂有硅烷类、钛酸酯类、酸酯类、铝酸盐及有机络合物等几种。
张军等选择4种钛酸酯类偶联剂(NDZ-101、NDZ-102、NDZ-201、NDZ-311)、2种硅烷偶联剂(KH-550、KH-570)以及氯化石蜡和硬脂酸等8种偶联剂各1份, 对绢云母进行活化处理，发现选择绢云母100份、钛酸酯偶联剂(NDZ-201)1份、液体石蜡(白油)1份得到的活性绢云母，对天然橡胶硫化胶的补强效果较其他偶联剂要好，且随其粒径的减小而加强。其补强效果优于轻钙和重钙，与陶土相当，但低于半补强炭黑、喷雾炭黑和滑石粉。
朱静燕等用γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-550)与铬酸盐对绢云母进行了复合改性，经扫描电镜测试后发现，绢云母在涂料中颗粒弥散分布更加均匀，排布致密，与表面的结合更为密切。接触角测试结果也表明，经偶联剂及铬酸盐复合改性后绢云母的接触角得到了提高，即疏水亲油性得到改善，增加了其在涂料中的分散性，提高其与涂料的相容性。
赵若飞等通过原子自由基转移聚合的方法合成了一种大分子偶联剂，即苯乙烯、丙烯酸丁酯和γ-甲基丙烯酸丙基三甲氧基硅烷的共聚物，用于云母的表面改性，能显著提高云母填充聚丙烯的力学性能。SEM测试表明大分子偶联剂有效地改善了云母与基体之间的界面结合。通过对比还发现，大分子偶联剂的改性效果要优于小分子偶联剂。
1.2 表面活性剂对绢云母的表面改性
表面活性剂是一种能显著降低水溶液的表面张力或液界面张力，改变体系的表面状态从而产生润湿和反润湿、乳化和破乳、分散和凝聚、起泡和消泡以及增溶等一系列作用的化学药品。
吴翠玲等 以滑石、绢云母、高岭土等层状硅酸盐为研究对象，通过添加表面活性剂硬脂酸，并经超音速气流机械力化学改性后，按实验室配方与橡胶体混炼，发现经机械力化学改性的层状硅酸盐矿物填充橡胶的力学性能更好。原因是经气流磨超音速气流机械力化学改性后，由于矿物粉体与硬脂酸发生机械力化学吸附，层状硅酸盐矿物由亲水性变成亲油性。因而在混炼过程中，与橡胶相容性较好，力学性能较高。
吴伟端等采用硬脂酸对绢云母进行表面改性。红外测试表明，绢云母、硬脂酸粉体在超音速气流的作用下，发生碰撞、粉碎、断键，其新鲜表面带离子键或活性点，彼此发生机械力化学反应或吸附，超细粉碎与表面改性在同一时间完成。力学性能测试表明，填料份数相同时，改性绢云母的补强效果明显高于未改性绢云母的作用。原因是经机械力化学改性，绢云母表面性质由亲水性转变成亲油性，与环氧树脂相容性较好，增大两相的粘结强度，提高复合材料的力学性能。
高延敏等在保持绢云母良好性能前提下，利用硬脂酸盐类长链缓蚀剂改性绢云母。采用TGA、
SEM等分析测试手段测试改性后绢云母。结果表明，包覆后绢云母粉的加入使涂层阻抗值明显增大，有效的降低了水在涂层中的扩散，提高了涂层的防腐蚀性能。
1.3 不饱和有机酸及有机低聚物对绢云母的表面改性
不饱和有机酸作为无机填料的表面改性剂一般带有一个或多个不饱和双键或多个羟基，碳原子数一般在10以下。常用的不饱和有机酸有丙烯酸、马来酸、丁烯酸等。一般来说，酸性越强，越容易形成离子键。
林松柏等以丙烯酸与绢云母超细粉的接枝共聚的方式对绢云母进行改性，制备出吸水率为1 100倍的超吸水性复合材料。同时研究了制备过程中各种影响因素。结果表明，当绢云母超细粉用量为10%～20%，丙烯酸单体的浓度为25%，单体的中和度为65%，交联剂用量为0.1%，引发剂用量为1.5%，接枝共聚反应温度为70℃时，可获得较好的结果。
1.4 无机表面改性剂对绢云母的表面改性
氧化钛、氧化铬、氧化铁、氧化锆、氧化锌、氧化硅、氧化铝等金属氧化物的盐类能够在一定条件下水解，常用作沉淀包膜的表面改性剂，如四氯化钛、硫酸氧钛、硫酸亚铁和铬盐等用于制备云母珠光颜料和着色云母的表面改性剂。铝盐、硅酸盐用作钛白粉的表面包膜改性，以提高颜料的保光性、耐候性，改善着色力和遮盖力等。
丁浩等采用机械力化学包覆法，通过在绢云母表面包覆TiO2制备了绢云母—TiO2复合颗粒材料。实验表明，该复合材料具有类似钛白粉的颜料性质，遮盖力为钛白粉的90%，吸油量和紫外线吸收功能与钛白粉相同，用于涂料可取得优于单纯使用钛白粉的效果，TiO2在绢云母表面形成了均匀包覆。
韩立雄等以四氯化钛溶液为原料，以绢云母为基片，通过酸碱中和法，制备出了白色绢云母珠光颜料。XRD分析显示，绢云母表面已经包覆上了一层二氧化钛。制备的绢云母珠光颜料结构均匀致密、包覆完整，光泽柔和、颜色亮白、手感细腻、有很好的丝绢效果。
2 绢云母表面改性的展望
绢云母是一种性能独特、分布广泛的造岩矿物，具有原材料丰富、价格低廉等特点，是一种新型功能性填料。在性能上，它具有抗磨、耐腐蚀、屏蔽紫外线等一系列优点，使得它在各行各业有着广泛的应用。近年来兴起的绢云母表面改性主要就是针对绢云母与聚合物基体结合力差，难以均匀分散的特点而进行的一系列工作。可以说，绢云母表面改性工艺日臻成熟。
然而，绢云母的表面改性还需要从以下几个方面加以改进：①降低现有改性剂，尤其是各种偶联剂的成本；②制备性能好、成本低或有特殊功能的新型表面改性剂；③发明新的表面改性方法，以实现高效利用原料、减少环境污染和降低能耗。
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