高嶺土是一種非金屬礦產(chǎn)，是一種以高嶺石族粘土礦物為主的粘土和粘土巖。因呈白色而又細(xì)膩，又稱白云土。因江西省景德鎮(zhèn)高嶺村而得名。其質(zhì)純的高嶺土呈潔白細(xì)膩、松軟土狀，具有良好的可塑性和耐火性等理化性質(zhì)。其礦物成分主要由高嶺石、埃洛石、水云母、伊利石、蒙脫石以及石英、長石等礦物組成。高嶺土用途十分廣泛，主要用于造紙、陶瓷和耐火材料，其次用于涂料、橡膠填料、搪瓷釉料和白水泥原料，少量用于塑料、油漆、顏料、砂輪、鉛筆、日用化妝品、肥皂、農(nóng)藥、醫(yī)藥、紡織、石油、化工、建材、國防等工業(yè)部門。

高嶺土粉體經(jīng)過表面改性后，能達(dá)到疏水、降低表面能、改善其分散性和與高聚物基料的兼容性，以達(dá)到提高塑料、橡膠等高聚物基復(fù)合材料綜合性能的目的。

1、高嶺土表面改性工藝

高嶺土的表面化學(xué)改性主要是采用預(yù)處理法，工藝方法一般有3種：濕法、半干法和干法。

（1）濕法工藝由于需要制漿、脫水和干燥等過程，工藝復(fù)雜，特別是脫水過濾，如果礦物顆粒粒徑小于1250目，將極為困難和復(fù)雜。

（2）半干法改性工藝是在攪拌器中邊攪拌粉體，邊將適量的水、改性劑及其助劑的混合物加入，同時(shí)加熱到一定溫度，反應(yīng)一定時(shí)間后即完成改性劑與礦物粉體的偶聯(lián)作用。反應(yīng)后的產(chǎn)物呈非常黏稠狀態(tài)，再經(jīng)稍微干燥即得改性產(chǎn)品。半干法工藝省去了脫水過程，因此生產(chǎn)效率較高。

由于在濕法和半干法工藝中加入了較多的水、偶聯(lián)劑和助劑的混合物，再通過攪拌混合，粉體顆粒很容易全部與偶聯(lián)劑分子接觸，從而使改性劑分子容易均勻地包覆在顆粒表面。所以這兩種工藝所需攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速不要求很高，設(shè)備造價(jià)比較低。

（3）干法改性工藝是將偶聯(lián)劑及其助劑用微量的稀釋劑稀釋后，在改性機(jī)中，邊攪拌邊將其加入，或利用噴霧的方法加入，同時(shí)加熱到一定溫度，反應(yīng)一定時(shí)間后完成偶聯(lián)作用，得到改性產(chǎn)品。干法改性工藝對技術(shù)和設(shè)備要求比較高。該工藝完全省去了脫水和干燥過程，改性工藝簡單。

2、高嶺土表面改性設(shè)備

目前，國內(nèi)高嶺土表面改性的設(shè)備有高速捏合機(jī)和連續(xù)改性機(jī)，也可用高頻振動(dòng)研磨機(jī)、球磨機(jī)等對高嶺土進(jìn)行表面改性。

（1）高速捏合機(jī)改性

高速捏合機(jī)又名高速混合機(jī)，是目前國內(nèi)高嶺土改性的主流設(shè)備。一臺用作高嶺土改性的合格高速捏合機(jī)需關(guān)注以下幾方面：

a）葉輪的數(shù)量、位置、半徑以及形狀，葉輪與混合機(jī)內(nèi)壁的間隙；

b）攪拌速度是否可調(diào)；

c）是否有合適的排氣裝置；

d）是否有恒溫裝置。

這些性能都是影響高嶺土改性效果的重要指標(biāo)。

由于高速捏合機(jī)是一種間隙式改性設(shè)備，故會造成產(chǎn)品質(zhì)量的參差不齊，降低生產(chǎn)效率。另外，改性過程中高嶺土粉體的納米效應(yīng)與小尺寸效應(yīng)會使表面改性劑與粉體顆粒在未充分接觸、包覆或化學(xué)反應(yīng)的情況下因表面能高以及高速運(yùn)動(dòng)的碰撞摩擦而產(chǎn)生靜電，繼而凝聚成為一個(gè)個(gè)“粉團(tuán)”。這就是復(fù)合材料中所謂的“白點(diǎn)”。

（2）連續(xù)改性機(jī)改性

連續(xù)改性機(jī)具有產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定、生產(chǎn)效率較高的優(yōu)點(diǎn)，在國外使用較為成熟。目前，國內(nèi)主要用在滑石粉、云母、碳酸鈣等粉體的改性中。

由于高嶺土的黏結(jié)性較大，螺旋輸送時(shí)易造成堵料現(xiàn)象，分散效果不及使用高速捏合機(jī)，所以，國內(nèi)使用連續(xù)改性機(jī)改性高嶺土受到一定的限制，需進(jìn)一步改進(jìn)。

（3）高頻振動(dòng)研磨機(jī)表面改性

該研磨機(jī)依靠激振器使筒體內(nèi)的介質(zhì)產(chǎn)生高頻率、小振幅的振動(dòng)。由于振動(dòng)加速度比重力加速度大得多，可使磨管內(nèi)的介質(zhì)產(chǎn)生高強(qiáng)度的沖擊和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且高嶺土可以快速升溫，能使物料在強(qiáng)力振動(dòng)和一定的溫度下快速有效地被打散混合。

該設(shè)備可將煅燒后高嶺土的打散和表面改性一次完成。但由于機(jī)械力的強(qiáng)大沖擊作用，會使部分本已包覆好的顆粒重新沖擊出新的斷面，從而影響最終改性效果。

（4）球磨機(jī)

濕法改性對設(shè)備的要求較低，現(xiàn)在最常用的設(shè)備是球磨機(jī)，其主要方法是將高嶺土除沙后制成一定濃度的漿體，在加熱條件下與改性劑混合，然后在球磨機(jī)中改性一定時(shí)間，離心液體，烘干沉淀物后粉碎。有研究發(fā)現(xiàn)濕法超細(xì)粉碎煤系煅燒高嶺土顆粒，可以導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生晶格畸變和非晶化，會使顆粒密度降低，白度有所提高。