文 献 综 述

高岭土是一种主要由高岭石组成的粘土。长石经过完全风化之后，生成高岭土、石英和可溶性盐类；再随雨水、河川漂流转于它处并再次沉积，这时石英和可溶性盐类巳分离，即可得高岭土。高岭土在瓷坯中所占的份量最大，是生产瓷器的良好原料。地球上的矿产，主要分为能源矿产、金属矿产和非金属矿产三种类型。高岭土是一种重要的非金属矿产，与云母、石英、碳酸钙并称为四大非金属矿¹。

高岭土是一种重要的非金属矿物材料,主要由小于2个微米的微小片状、管状、叠片状等高岭石簇矿物(高岭石、地开石、珍珠石、埃洛石等)组成，理想的化学式为 Al₂[(OH)₄/Si₂O₅]²，是由 Si O₄四面体的六方网层与AlO₂(OH)₄八面体层按 1 ∶ 1 结合成层状结构层间以 (Al-O-H#8230;O-Si) 氢键相连接成重叠的层状堆叠，存在非对称效应，由于层间之间的氢键力和范德华力相互作用，因而晶层之间连接紧密，性能稳定。其主要矿物成分是高岭石和多水高岭石，除高岭石簇矿物³外，还有蒙脱石、伊利石、叶腊石、石英和长石等其它微量矿物伴生。高岭土的化学成分中含有大量的Al₂O₃、SiO₂和少量的Fe₂O₃、TiO₂以及微量的K₂O、Na₂O、CaO和MgO等。

高岭土是非金属矿的一个重要细分行业，适逢这一难得的历史机遇，在未来的发展过程中将逐步提升行业的工艺和装备水平，提高产品的档次和技术含量，特别是根据高技术、新材料发展、新农村建设、节能和新能源发展以及建设环境友好型社会的需要来生产与之相适应的非金属矿产品⁴;根据环境保护和循环经济发展的要求提高资源的综合利用率和高效回收采选尾矿;通过技术、标准等要素促进产品质量的提高和稳定。同时，在国家产业政策的引导和行业协会的推动卜，加快集约化经营的步伐，通过协作和竞争催生具有较强自主研发能力、自主知识产权、竞争力较强的大型企业集团，把高岭土行业做强做大。

质纯的高岭土具有白度高、质软、易分散悬浮于水中、良好的可塑性⁵和高的粘结性、优良的电绝缘性能⁶；具有良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换量、较好的耐火性等理化性质。因此高岭土已成为造纸、陶瓷、橡胶、化工、涂料、医药和国防等几十个行业所必需的矿物原料。 高岭土在造纸工业的应用十分广泛。主要有两个领域，一个是在造纸（或称抄纸）过程中使用的填料，另一个是在表面涂布过程中使用的颜料。特别是最近几年，现代科学技术飞速发展，使得高岭土的应用领域更加广泛，一些高新技术领域开始大量运用高岭土作为新材料，甚至原子反应堆、航天飞机和宇宙飞船的耐高温瓷器部件，也用高岭土制成^7-8。

目前，全球高岭土总产量约为4000万吨(该数据属于简单的国与国产量的相加，其中没有统计原矿的贸易量，包含较多的重复计算)，其中精制土约为2350万吨。造纸工业是精制高岭土最大的消费部门，约占高岭土总消费量的60%。据加拿大Temanex咨询公司提供的数据，2000年全球纸和纸板总产量约为31900万吨，全球造纸涂料用高岭土总用量为约1360万吨⁹。

高岭土表面改性是指用物理、化学、机械等方法对材料表面进行处理，根据应用的需要有目的地改变材料表面的物理化学性质，如表面组成、结构和官能团、表面能¹⁰、表面润湿性、电性、光性、吸附和反应特性等，以满足现代新材料、新工艺和新技术发展的需要。许多的应用领域都对高岭土的表面或界面性质有特殊要求，为了满足应用的要求必须对其进行表面改性。高岭土表面改性是指根据应用的需要，用物理、化学或是机械的方法对高岭土粉体表面进行处理，以改变其表面的物理化学性质，满足现在材料、新工艺和新技术的需要。而高岭土的插层复合材料研究更是现在的一个热点，通过插层可以得到更加微细性能更优化的高岭土。

高岭土有机化合物的插层研究始于上世纪60 年代，从开始局限于链状有机小分子、到现在的有机大分子、环状化合物及高分子聚合物，它们的插层研究均取得了大幅度进展。高岭土作为天然矿物的一种，是典型的1:1型层状硅酸盐 , 其晶体结构是由铝氧八面体片层和硅氧四面体片层¹¹在c轴方向上作周期性交替排列而形成的层状结构。在一定条件下，部分化合物(原子、离子或分子)能够克服高岭土各层之间的作用力，从而可逆地插入高岭土层间，从而不破坏其原有的层状结构，这种作用称为插层作用¹²。

高岭土的插层机理,高岭土单元层¹³间存在 -OH 键和 Si-O 键，层间容易形成氢键，再加上层间距很小，只允许部分极性小分子¹⁴进入其层间。这些极性小分子能破坏高岭土层间的氢键，插层到高岭土层间，撑大其层间距，并使层间亲水性转变为亲油性，层间的表面能降低，有利于其它有机大分子通过置换过程进入高岭土层间¹⁵。

本论文工作中，用溶剂热方法，将3-羧基吡啶插层到高岭土层间，得到3-羧基吡啶/高岭土。研究制备3-羧基吡啶/高岭土插层复合材料的工艺研究(插层剂浓度、插层温度、插层反应时间、溶液pH等)、对所得产品进行红外光谱分析、对产品进行元素分析以及对产品进行TG分析等表征。