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          高強耐磨材料

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          關于 普通、改性、納米高嶺土應用特性有哪些不同

          2020-12-04 10:45:12

          高嶺土是以高嶺石為主要成分的黏土類礦物,具有良好的可塑性、分散性、耐火性、粘結性和穩定性等特性,在造紙、陶瓷、橡膠、耐火材料和農業等多個領域得到廣泛應用。

          隨著改性技術和納米技術的出現及發展,改性高嶺土和納米高嶺土展現出了更加優異的性能,極大地拓展和延伸了高嶺土的應用領域,如醫藥、化工和國防等領域。

          關于 普通、改性、納米高嶺土應用特性有哪些不同

          一、普通高嶺土的應用領域

          高嶺土優良的性能使其在陶瓷、造紙、環保和建材等領域中得到廣泛使用,隨著研究的不斷深入,高嶺土的應用領域不斷拓展,其在環保和醫藥等領域的使用讓其展現出更高的使用價值和發展前景。

          (1)在陶瓷領域的應用

          高嶺土又名“瓷土”,這兩個名字的由來均與其在制瓷業的應用有關,直至今日陶瓷仍然是高嶺土使用量Z多的領域之一。高嶺土用量是影響陶瓷產品品質的一項重要因素,適宜的高嶺土用量使陶瓷可以獲得更好的穩定性、白度和強度等性能。陶瓷凈水器、陶瓷過濾機等功能陶瓷及結構陶瓷對高嶺土原料的品質要求高于普通陶瓷,這也要求高嶺土提純工藝發展和創新。

          (2)在造紙領域的應用

          高嶺土應用于造紙領域可使紙張獲得良好的白度、光澤性、吸油性和光滑度性能,是一種重要的造紙填料。

          (3)在涂料領域的應用

          由于親水性好,高嶺土在水性涂料中分散性很好,可用來誘導觸變并改善抗凝性,也能改善耐沖洗能力并提高白度,不規則粒狀粗粒高嶺土可減少涂層光澤。

           煅燒高嶺土的老化率低,因而也可作建筑外墻涂料。在不影響涂料光澤的情況下,用超細高白度的高嶺土可取代10-20%的鈦白粉,當高嶺土的粒徑與鈦白粉十分相近時,能很好的取代占據鈦白粉顆粒的空間位置。

           (4)在耐火材料領域的應用

          高嶺土在600~900℃下燒結脫水形成的硅酸鋁稱為偏高嶺土,其為一種重要的高嶺土加工產品,通常作為高性能礦物摻合料而應用于建筑材料領域。以偏高嶺土替代Al2O3、高鋁水泥制備耐火澆注料,可提高耐火材料的抗折強度,減少裂紋,獲得良好耐火性能的同時,還可大幅降低生產成本。

          我國高嶺土資源豐富,其成本較低以及優良的耐火性能使其在耐火材料領域獲得廣泛應用。

          (5)用于制備玻璃纖維

          高嶺土是制備玻璃纖維的重要原料,為玻璃纖維提供Al2O3和SiO2,玻璃纖維原料中高嶺土和葉臘石的總量超過三之一,國外以高嶺土為主要原料,國內以葉臘石為主要原料。葉臘石開采量的增加,已使其開始貧化,因此高嶺土對玻璃纖維產業影響巨大。但玻璃纖維用高嶺土不僅對其白度要求較高,而且要求各批次高嶺土原料質量穩定,對高嶺土的提純及加工工藝要求更加嚴格。

          (6)在醫藥領域的應用

          高嶺土還被應用于醫藥領域,據《百草綱目》及《天工開物》中記載的“白土”和“高嶺土”即為高嶺土,目前國內外都進行了高嶺土在醫藥領域的相關研究。

          美國Z-Medica公司研制了一種被稱為“戰傷紗布”的高嶺土止血產品,應用于無法使用止血帶的特殊部位,便攜、易用且高效,保存期限為5年。目前高嶺土戰傷紗布已被美國和北約十幾個國家軍隊在戰場列裝應用。

          (7)在環保領域的應用

          高嶺土的層狀結構使其具有較好的吸附性和離子交換性,被用于廢氣和廢水凈化等環保領域。高嶺土還用于制備分子篩,被用于干燥凈化、吸附分離和催化等領域。高嶺土對鈾和釷等放射性元素具有較強的吸附能力,對環保及核能發展具有重要意義。


          二、改性高嶺土的應用領域

          高嶺土通過改性可以提高其可塑性、耐火性和比表面積等應用性能,獲得某些新的功能,從而提高其附加值,使其適應不同領域的應用要求,并在應用中獲得更優良的表現。

          改性高嶺土主要被應用于環保、建材和橡膠等領域,展現出優良的應用性能,在目前工業生產中備受青睞,學者們也對其進行了大量的研究,使得改性高嶺土的優良性能顯著促進了高嶺土提純加工工藝的發展。

          (1)在環保領域的應用

          改性可使高嶺土獲得更大的比表面積,增強其吸附性能,使其在污水處理等環保領域具有更好的應用性能。研究表明,改性高嶺土的比表面積比高嶺土原礦可提高20~30倍,因此具有更好的吸附性能,使其在環保領域展現出更高的應用價值。

           (2)在陶瓷領域的應用

          改性高嶺土優良的吸附性能還被制成功能陶瓷用于微生物滅菌,同時通過改性可使高嶺土獲得殺菌性能。

          (3)在二次資源利用領域的應用

          改性高嶺土還被用于二次資源利用領域,用于回收金屬離子。

          (4)在橡膠和建材領域的應用

          經過煅燒改性的高嶺土可增強絕緣性、穩定性和耐腐蝕性,其優異的性能使其成為一種成本較低的高效填料,改性高嶺土也被用于改善建材的應用性能。


          三、納米高嶺土的應用領域

          隨著納米技術的發展,納米材料逐漸興起并展現了優良的應用性能。納米級高嶺土顆粒具有表面效應和小尺寸效應等納米特性,使其在應用中獲得更好的以及某些獨特的性能,展現了更高的應用價值,因而成為高嶺土應用研究的熱點。

          納米高嶺土主要作為填料應用于水泥、橡膠和潤滑劑等領域,還被用作納米反應器和隱身材料等,使其在材料制備和國防等領域展現出優良的應用前景。隨著納米技術的發展,納米材料制備成本的降低,納米高嶺土將獲得更加廣泛的應用,同時對高嶺土的提純工藝的要求也將更加嚴格。

          (1)在建材領域的應用

          納米高嶺土被用于改善水泥的應用性能,研究表明:納米高嶺土的摻雜使水泥的力學性能及耐久性均獲得改善,水泥中摻加納米高嶺土明顯降低了氯離子的滲透系數,使納米高嶺土改性水泥可以在海洋和融雪等惡劣環境下使用。

          2)在橡膠領域的應用

          在橡膠中添加適量納米高嶺土,可以使橡膠的抗老化性能和抗壓縮疲勞性能獲得較大提升,同時還可提高生產的安全性。將納米高嶺土與鹵銻阻燃劑復配用于阻燃低密度聚乙烯,研究表明,納米高嶺土替代20%的Sb2O3可使氧化指數及各項力學性能Z優,顯著減少Sb2O3的用量,降低對環境的污染,提高安全性。

           (3)在潤滑領域的應用

          高嶺土具有層狀結構和小顆粒尺寸使其具有較好的潤滑性,納米高嶺土的小尺寸效應更是增強了其潤滑性能,因此納米高嶺土也被應用于潤滑劑中。

          (4)其他應用

              納米高嶺土還被用做納米反應器,以高嶺土的層狀結構作為納米粒子生長的場所,用于制備納米顆粒。同時因為層狀結構對納米顆粒的隔離作用,解決了納米顆粒生長過程中團聚這一問題,在納米材料制備領域展現了良好的應用前景。

              納米高嶺土的表面效應及小尺寸效應使其具備一些特殊的光學效應,其吸光性強,且吸收峰發生等離子共振頻移,使其在紅外隱身和電磁波屏蔽等領域展現出良好的應用前景,可用于制造隱形飛機、高效光電轉換原件、紅外隱身材料等,對國防具有重要意義。

              高嶺土在造紙、陶瓷和耐火材料等諸多領域獲得廣泛使用,改性高嶺土和納米高嶺土的優良性能使高嶺土獲得更加廣泛的研究及應用前景,仍是未來高嶺土應用研究的熱點方向,同時這也對高嶺土的品質有更加嚴格的要求。

               目前,單一的提純方法很難獲得滿足工業生產要求的高品質的高嶺土產品,對于高嶺土的提純多采用多種工藝相結合的聯合流程,提純工藝還有待創新和優化?;趯Y源的充分利用及可持續發展的要求,優化高嶺土提純工藝和獲得更高品質的高嶺土產品成為高嶺土資源利用過程中亟待解決的問題。更加簡單高效環保的提純工藝將促進高嶺土更加廣泛的應用,使低品級高嶺土資源實現開發利用。


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