硬质高岭土是一种优质矿产资源,在我国分布范围广,储量丰富,可达上百亿吨。高岭土中高岭石矿物含量高,是中国特有的具备开采价值的矿床。其主要矿物成分单一,高岭石含量一般大于90%,缺陷在于有机炭、铁、钛等染色矿物较多。硬质高岭土颜色相对较深,一般呈浅灰色、褐色,白度较低。如不经过精细加工,其自然白度、成品白度均不高,限制了其在各方面的应用。因此,降低硬质高岭土中铁的含量和对其进行增白是硬质高岭土加工利用的重要环节。聚丙烯(PP)的用量仅次于聚乙烯(PE),但其存在成型收缩率大、易燃、低温脆性等缺点。改性硬质高岭土具有化学性能稳定、遮盖率高、白度高、绝缘性好,晶型规整等优良性能,作为功能填料应用于PP中,可以提高聚合物的性能。因此改性硬质高岭土应用于PP的研究具有广泛的研究价值。本课题对改性硬质高岭土的制备及其在PP中的应用进行了研究,研究结果表明,复合材料的性能得到了增强,并且提高了高岭土的附加值。本研究以淄博某地硬质高岭土为原料,在分析了矿物成分和化学成分的基础上,研究了煅烧改性过程中的入料粒度、煅烧温度、保温时间、添加剂的用量和成球直径对白度的影响,探讨了添加剂的除铁机理和增白机理,分析其煅烧产品的结构与性能。实验采用先烧后磨和先磨后烧两种不同精细加工工艺,确定了煅烧改性硬质高岭土的最佳工艺参数。分别使用硬脂酸,硅烷偶联剂,铝钛酸酯偶联剂,对煅烧硬质高岭土进行了表面改性,并将实验结果进行对比分析。结果表明,硬脂酸对高岭土粉体表面改性活化度较强,但与聚合物基体结合效果不好；硅烷偶联剂对高岭土粉体表面改性活化度较硬脂酸稍差,但与聚合物作用的综合结果比硬脂酸好,但是相对成本较高；铝钛酸酯偶联剂不仅对高岭土粉体表面改性活化度较强而且与聚合物作用的效果相对更高,且综合成本相对较低。通过将不同改性硬质高岭土与聚丙烯共混、挤出、造粒、注塑成型,制备出了PP／改性高岭土复合材料。采用XRD、SEM、电子万能试验机、水平垂直燃烧仪、极限氧指数测定仪等测试手段对复合材料的结构、界面形貌、力学性能、阻燃性能等性能进行了测试表征。研究结果表明,经铝钛酸酯偶联剂改性后的煅烧高岭土在PP中分散均匀,其阻燃性能与力学性能有明显的提高。研究了煅烧硬质高岭土插层改性的技术方法,利用醋酸钾的吸潮特性将其和煅烧硬质高岭土按照一定比例进行物理研磨后制得超细片层材料。通过XRD和红外测试可以看出,部分醋酸钾能够进入高岭土的片层结构,撑大其层间距,使高岭土片层层间距扩大。对插层改性高岭土经行表面改性处理,与聚丙烯共混、挤出、造粒、注塑成型后,测试其效果,可以看出,在添加剂相同的基础上,PP/插层改性高岭土复合材料在力学性能和阻燃性能较PP/改性高岭土略有提高。