一.导言
纳米粘土是目前国际上的研究热点，典型的是日本丰田中央研究所开发并产业化的尼龙6/层状蒙脱土纳米复合材料。中国科学院化学研究所、北京化工大学、四川大学等高校和科研院所的许多研究人员都从事了这方面的研究[2]，并取得了显著的成果，但在国内还没有成功的大规模产业化应用。
目前，根据国内外纳米粘土复合材料的研究和生产现状，生产纳米粘土多以蒙脱土为原料，采用插层复合法。但该方法工艺复杂，生产成本高，限制了其推广应用。另外，采用插层复合法对原料的选择性较小，主要在塑料领域进行研究，在橡胶等其他领域研究较少。如果所生产的纳米粘土粉末能够很容易地融入塑料或橡胶等传统聚合物生产工艺中，无疑将具有巨大的市场应用潜力和强大的生命力。
由于高岭土比蒙脱土白度高，晶层表面带中性电荷(蒙脱土晶层带较高的负电荷)，高岭土沉积物通常比蒙脱土沉积物含杂质少，前者比后者有更大的优势，例如可以更好地用于白色或浅色橡塑、白色和浅色涂料，成本低。
二、纳米高岭土的主要性能
山东枣庄三星高新材料有限公司是目前国内唯一生产纳米高岭土的企业，并已实现规模化工业生产。工业产品的性能指标见表1和表2。可以看出，这种高岭土纯度较高，几乎全部由高岭石组成。高岭石片层的平均粒径为300-500纳米，片层厚度小于100纳米。根据纳米材料的定义，至少有一个维度在1-100nm的材料可以称为纳米材料。该产品的高岭石片层厚度为纳米量级，是一种二维层状纳米材料。从表2中还可以看出，该产品具有较高的比表面积，良好的悬浮和分散性能。分散的悬浮液在静置几个月后几乎不沉淀。
表1纳米高岭土的化学成分
1、在橡胶中的应用(Application in Rubber)
本产品可用于各种橡胶制品，可显著提高其机械物理性能，降低其生产成本。尤其是在弹性、耐挠曲性、阻隔性和断裂伸长率方面。顺丁橡胶、三元乙丙橡胶、天然橡胶、丁腈橡胶的补强性能优于白炭黑，丁苯橡胶的补强性能接近白炭黑。适用于轮胎胎侧胶、内胎、高尔夫胶、橡胶线、丁腈橡胶、鞋底胶、胶辊、胶棒、输送带胶等产品。
表面纳米高岭土在丁苯橡胶中的补强性能及比较
在橡塑复合材料中的应用:具有增强增韧的作用。
青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室的顾、邱贵学、鲍燕以公司生产的纳米高岭土为增强剂，以新型聚烯烃弹性体POE为增韧剂，将传统的弹性体增韧方法与新型纳米粒子增韧增强方法相结合，采用合金化技术和填充复合技术制备高性能聚丙烯复合材料。结果表明，纳米高岭土和弹性体POE对PP的增韧具有协同效应，不是它们各自增韧效果的简单叠加。纳米无机粒子还可以增强PP/POE复合体系，大大减缓POE的加入引起的复合体系强度下降。(参见《塑料工业》，2004年，第32卷，第10期，第15 -17页)
通用汽车和Mont North America利用纳米高岭土成功生产了聚烯烃热塑性弹性体复合材料，提高了其刚性和韧性。他们还将含有纳米高岭土的复合材料用于其他汽车部件。
工程塑料中的应用
表5纳米高岭土在聚丙烯塑料中的测试结果(填充量15%)
在发泡聚苯乙烯中的应用
俄亥俄州立大学的研究人员发现，仅用1%~2%的纳米粘土，就能使膨胀聚苯乙烯(EPS)的压缩模量提高25%。纳米粘土有两个作用，一是作为EPS的增强剂，二是作为成核剂。
在塑料薄膜中的应用
纳米高岭土具有良好的阻隔性能，可用于食品保鲜包装，延长食品保质期。用于农用薄膜，既增加了薄膜的机械性能，降低了生产成本，又不影响其透明度。其优异的紫外线阻隔性能有利于提高棚内温度。用于包装和印刷材料，具有优异的机械性能和强度，并赋予良好的感官性能。
3.造纸中的应用
作为纸张的涂层材料，可以赋予印刷品和包装纸产品高光泽、高白度和高强度，有助于结构化涂层设计，实现更好的视觉效果、光泽效果和印刷效果，可以替代价格昂贵的钛白粉。是高档纸和特种纸的优质涂布材料。
4.在印刷油墨中的应用
油墨市场需要高性能超细粉作为功能填料。纳米高岭土表现出优异的分散性、优异的光泽和遮盖力、优异的油墨吸收性和油墨干燥性。
5.在涂料中的应用
在涂料行业，纳米高岭土作为增白体质颜料，具有优异的悬浮稳定性，长期存放不易沉淀。其细颗粒可以提高油漆的光泽度，增强产品的光泽度、干度和遮盖力，还具有补强作用。替代价格昂贵的二氧化钛也能达到同样的效果。
6、在胶粘剂中的应用(在粘性中的应用)
近年来，胶粘剂正朝着低粘度、高强度、耐冲击、阻燃等特殊应用方向发展。随着社会对水下胶黏剂性能要求的提高，在环氧树脂胶黏剂中加入纳米填料，可以大大提高胶黏剂涂层的强度、耐磨、耐腐蚀等性能，降低胶黏剂的成本。
7.用作催化剂载体
纳米高岭土因其巨大的比表面积和吸附性能，可用作石油化工合成工业的催化剂载体，且具有良好的稳定性。
8.用作农药载体
纳米高岭土比表面积大、吸附能力强、离子交换能力强、可塑性强，可用作颗粒农药、粉末农药和液体农药的载体。用他做农药载体，既能使农药充分分散，又能使农药长时间缓慢释放，延长用药期，同时还能改善土壤结构，有利于植物的生长。
9.在陶瓷釉料中的应用
将纳米高岭土涂在普通陶瓷的釉面上，不仅使陶瓷的釉面更加光滑，而且增强了釉面的活性，易于清洗，并具有一定的杀菌作用。
10.在高品质水泥中的应用
在高强混凝土中掺入少量(0.5-1.0%)纳米高岭土，可使其早期强度、抗渗性和抗折强度提高20-30%，还可用作减水剂，改善浆体流动性。
1.在化学纤维中的应用
本公司开发的含聚酯切片和尼龙切片的高岭土，由于粒度细，用于聚酯纤维、尼龙纤维或其他纤维，具有连续纺丝、可纺性好的优点。同时可以作为功能陶瓷粉体代替价格昂贵的纳米二氧化钛作为消光剂，还具有抗紫外线和远红外隔热的功能。纳米高岭土可用于聚酯纤维中，改善其显色性能和后加工性能。纳米高岭土优异的悬浮和分散性能使其特别适合湿法纺丝。
四。结论
纳米高岭土是我国新开发的新产品。虽然问世不久，但已显示出强大的生命力和广阔的应用前景。该产品在不同应用领域的优异应用性能主要是由于其粒度细；特殊的表面处理使其在有机聚合物中表现出良好的分散性；在水溶液中具有优异的悬浮性能。
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