无机粉体表面改性的目的、原理及方法及改性剂的选择

无机粉体在塑料改性中的应用

市场前景
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市场需求持续增长
随着人们对环保和健康的关注度不断提高，对无机粉体改性塑料的需求也在持续增长。
竞争格局激烈
无机粉体改性塑料市场竞争激烈，企业需要加强技术创新和品质策的加强和技术的不断进步，无机粉体改性塑料行业将向绿色化、智能化方向发展。
层状无机粉体在塑料改性中的应用
层状无机粉体具有独特的层状结构和可调的物理化学性质，因此在塑料改性中具有独特的应用价值。
层状无机粉体可以作为塑料的增稠剂、触变剂和流变助剂，改善塑料的加工性能和成型性能。
层状无机粉体还可以作为塑料的阻燃剂、电磁屏蔽材料和抗菌剂等，提高塑料的功能性。
纤维状无机粉体在塑料改性中的应用
无机粉体在塑料改性中的应用
• 引言 • 无机粉体在塑料改性中的作用 • 无机粉体在塑料改性中的实际应用 • 无机粉体在塑料改性中的挑战与前景
01
引言
主题简介
• 无机粉体是一种广泛应用于塑料改性的填料，通过添加无机粉体，可以改善塑料的物理性能、加工性能和成本效益。
无机粉体的种类和特性
种类
无机粉体包括碳酸钙、滑石粉、硅灰石、云母粉等，不同种类的无机粉体具有不同的性质和用途。
未来发展方向
01
02
03
加强技术创新
通过技术创新，提高无机粉体改性塑料的性能和降低生产成本，满足市场需求。
拓展应用领域
将无机粉体改性塑料应用到更广泛的领域，如汽车、建筑、电子等。
推进绿色化发展
加强环保和安全管理，实现无机粉体改性塑料的绿色化生产和使用。
THANKS
感谢观看
特性
无机粉体具有高填充性、低成本、环保无毒、稳定性好等特性，能够显著降低塑料的收缩率、提高塑料的刚性、改善塑料的加工性能和降低生产成本。

玻璃微珠改性技术方法大全以及粉体表面改性剂的作用

玻璃微珠改性技术方法大全以及粉体表面改性剂的作用空心玻璃微珠是由纳硅硼酸盐材料经特殊工艺制成的薄壁、封闭的微小球体，球体内部包裹一定量的气体，其主要成分为硅酸盐，具有良好的综合性能，耐高温，耐腐蚀、防辐射、密度小、低导热率、高绝缘度、热稳定性好、化学稳定性好等，作为复合材料的填料使用，能降低基体密度，提高基体的刚度、强度、绝缘性、尺寸稳定性等。

广泛应用于建材、塑料、橡胶、涂料、航海和航天等领域。

玻璃微珠表面改性技术表面改性是优化玻璃微珠等无机粉体材料性能的关键技术之一，对提高材料的应用性能和价值起着至关重要的作用，主要方法有：表面化学改性、表面包覆改性、高性能表面改性及机械力化学改性。

（1）表面化学改性所谓表面化学改性是指通过表面改性剂与颗粒表面之间的化学吸附作用或者化学反应，改变粒子的表面结构和状态，从而达到表面改性的目的。

表面化学改性方法是目前最常用的表面改性方法，在玻璃微珠等无机粉体材料表面改性技术中占有及其重要的地位。

（2）表面包覆改性表面包覆改性是利用无机物或有机物对无机粒子表面进行涂覆/涂层以达到改性的方法，包覆物理涂覆、化学包覆及简单化学反应或沉淀现象进行包覆。

化学包覆是利用官能团反应、游离基反应、溶胶吸附等对无机粉体进行表面包覆改性，从而改善其在高分子聚合物的分散性、相容性等，让其具有更广的使用价值。

物理涂覆是利用表面活性剂、水溶性或者油溶性高分子化合物等对粉体表面进行覆膜处理来达到表面改性的目的，进而改善无机粉体的胶结能力、强度、耐温能力等。

（3）高能表面改性高能表面改名是指利用紫外线、红外线、电晕放电、等离子提照射和电子束辐射等办法对粉体进行表面处理的方法。

（4）机械力化学改性机械力化学改性是利用粉体超细粉碎及其他强烈机械力作用有目的的激活颗粒表面，使其结构复杂或表面无定型化，从而增加其与有机物或其它无机物的反应活性。

机械力化学改性有两层含义：（1）利用矿物超细粉碎规程中机械应力的作用激活矿物表面，使表面晶体结果与物理化学性质发生变化，从而实现应用需要。

粉体改性剂对滑石粉表面改性方法及作用

粉体改性剂对滑石粉表面改性方法及作用滑石粉是一种层状含水镁硅酸盐，其表面含有亲水基团，且具有较高的表面能，作为无机填料与有机高聚物分子材料之间在化学结构和物理形态上有着很大的差异，缺少亲和性，使之滑石粉与聚合物之间混合不均匀、粘合力弱，导致制品的力学性能降低。

为此，必须对滑石粉进行表面改性处理。

滑石粉表面改性的机理是利用某些带有两性基团的小分子或高分子化合物对进行复合的物质中的一种或两种进行表面改性，使其表面由憎水变为亲水，目的是使两种物质与树脂更好地相结合。

1、表面覆盖改性法表面覆盖改性法是将表面活性剂或粉体改性剂覆盖于粒子表面，使表面活性剂或粉体改性剂以吸附或化学键的方式与粒子表面结合，使粒子表面由亲水变为疏水，赋予粒子新的性质，使粒子与聚合物的相容性得以改善。

该方法是目前最普遍采用的方法。

大致可理解为：针对滑石粉与聚合物亲和力不高的缺点，将带有两性基团的表面活性剂覆盖粒子上，亲水基团朝向粒子表面，亲油基团朝向外面，这样与聚合物结合时就有好的相容性，达到改性目的，扩大滑石粉的应用范围。

2、机械化学法机械化学法是通过粉碎、摩擦等方法将比较大的粒子变得较小，使粒子的表面活性变大，即增强其表面吸附能力，简化工艺的同时还可以降低成本，同时更易控制产品的质量。

超细粉碎是物料深加工的重要手段，其主要目的是为现代工业提供高性能的粉体产品。

此过程不是简单的物料粒度减小，它包含了许多复杂的粉体物质性质和结构的变化、机械化学变化。

滑石粉经搅拌磨超细粉碎后，表面活性增强，热效应改善，白度提高，粉体性质变化与超细粉碎过程的热力学特性密切相关。

3、外膜层改性法外膜层改性是在粒子表面均匀地包覆一层聚合物，从而赋予粒子表面新的性质。

用澳达粉体表面改性剂对无机粒子滑石粉进行表面处理，与常规的滑石粉粒子填充物相比，包覆后的滑石粉填充高分子材料后，其最大拉伸强度、冲击强度均明显提高，提高率分别达到136%和162%，可作为新型强韧型填充改性剂用于PVC电缆料。

碳酸钙的改性

无机粉体（CaCO3）的聚合物胶囊化改性一、实验目的1、了解无机粉体的聚合物胶囊化过程；2、认识聚合物对无机粉体表面的改性作用；3、熟悉并掌握粘度计的使用方法。

二、实验原理采用物理或化学方法对粉体颗粒进行表面处理，有目的地改变其表面物理化学性质的工艺，称为粉体表面改性。

其目的是为了增强粉体与基体的界面相容性，从而提高复合材料的力学等各种性能。

矿物等粉体的表面改性方法有多种不同的分类。

根据改性性质的不同分为物理方法，化学方法和包覆方法；综合改性作用的性质、手段和目的，分为包覆法、沉淀反应法、表面化学法、接枝法和机械化学法。

包覆处理改性是利用无机物或有机物（主要是表面活性剂，水溶性或油溶性高分子化合物及脂肪酸皂等）对矿粒表面进行包覆以达到改性的方法，也包括利用吸附、附着及简单化学反应或沉积现象进行的包膜。

利用化学反应并将生成物沉积在矿粒表面形成一层或多层“改性层”的方法称为沉淀反应改性。

表面化学改性通过表面改性剂与颗粒表面进行化学反应或化学吸附的方式完成。

机械力化学改性是在矿物超细粉碎的同时实施表面化学改性，利用粉体机械力效应，可促进和强化改性效果，其实质是表面化学等改性方法的促进手段。

利用紫外线、红外线、电晕放电和等离子体等方法进行矿物等粉体表面改性的方法称为高能处理改性。

高能处理改性一般作为激发手段用于单体烯烃或聚烯烃在矿物颗粒表面的接枝改性。

如玻璃纤维和?-AL2O3等无机粉体经?-射线照射，可实现聚乙烯等单体在其表面的接枝聚合。

胶囊化改性是在颗粒表面覆盖均质而且有一定厚度薄膜的一种表面改性方法，如采用in suit聚合法可制成聚甲基丙烯酸甲酯包覆的钛白粉胶囊改性体。

在胶囊化改性工艺中，一般称内藏物为芯物质或核物质（Core material），包膜物为膜物质（Wall material）。

胶囊的作用是控制芯物质的放出条件，即控制制造胶囊的条件以调节芯物的溶解、挥发、发色、混合以及反应时间；对在相间起反应的物质可起到隔离作用，以备长期保存；对有毒物质可以起到隐蔽作用。

粉体表面改性

体通入微波等离子体反应器对TiO2
粉末进行表
面改性，推测在CH4
和H2
的共同作用下TiO2
表
面将形成Ti－C－O结构，使其导电性与TiC类
似。Yamada等〔12〕先后用Ar和N2
等离子体改性
处理TiO2
膜，在通入N2
之前首先进行Ar处理以
除去吸附在TiO2
表面的水分子、清洁表面，最后
得到的掺氮TiO2
不同，得到的涂层组成也会不同。文献〔23－24〕中还指
出，经无机表面沉积改性以后，粉体的性能提高了，
在基体中分散性较好。章金兵〔25〕用液相沉积法对
纳米ZnO/TiO2
进行表面改性，改性后的粉体表面存
在致密的Al2O3
膜，产物经充分分散后在有机介质
或水中的稳定时间明显提高，紫外线透过率则由改
性前的大于8．5%降低到小于7%。
粉体表面改性
前言：粉体是无数个细小固体粒子集合体的总称。根据固体粒子的尺寸不同可以将固体粒子分为颗粒、微米颗粒、亚微米颗粒、超微颗粒、纳米颗粒。通常粉体是尺度界于10-9m到10-3m范围的颗粒。随着颗粒尺寸的减小相应的各种性质也随着尺寸的改变而改变。
因此小尺寸颗粒有如下几个特征：
1．比表面积增大促进溶解性和物质活性的提高，易于反应处理。
粉体的团聚现象减少了，分散性提高
了，并且改性后的纳米SiO2
粉体与有机基体聚氨
酯弹性体( PUE)的相容性增强了，PUE材料的力学
性能也有较大的改善，能同时达到增强增韧的效
果。余江涛等〔9〕利用阴离子表面活性剂对钛白粉
进行改性，结果表明粉体的疏水性有所改善，其中
使用十二烷基苯磺酸钠与硬脂酸的复配体系其接
向排列，使其表面性质或界面性质发生显著变化;

粉体表面改性处理介绍-文档资料

（3）气相法改性气相法改性是指将改性剂汽化以后与固体颗粒表
面进行接触，在其表面发生化学反应或物理结合而吸
附在颗粒表面，达到对颗粒进行表面改性处理的方法。在该方法中由于要将改性剂汽化，一般局限于一些低分子量、低沸点的改性剂。
干法表面改性设备
目前干法表面改性设备主要有高速加热式混合机、SLG型连续式粉体表面改性机、 PSC型连续式粉体表面改性机、高速气流冲
图4 HYB主机的结构示意图
（5）流化床式粉体表面改性机
图5 不同形式的流化床
(a) 顶喷式 (b) 底喷式 (c)Wurster式 (d) 侧喷旋转式
2)表面改性的分类
包覆处理改性表面化学包覆
沉淀反应包膜胶囊化处理
机械化学改性，等
包覆处理改性包覆也称涂敷，利用有机高聚物或树脂等对粉体
（1）干法改性干法改性是指颗粒在干态下在表面改性设备中首先进行分散，然后通过喷洒合适的改性剂或改性剂溶液，在一定温度下使改性剂作用于颗粒材料表面，形成一层改性剂包覆层，达到对颗粒进行表面改性处理的方法。这种改性方法具有简便灵活，适应面广，工艺简单，成本低，改性
后可直接得到产品，易于连续化、自动化等优点，但是在
粉体表面改性
概述
1)定义
表面改性是指利用各类材料或助剂，采用物理、化学等方法对粉体表面进行处理，根据应用的需要有目的地改善粉体表面的物理化学性质或物理技术性能，如表面晶体结构和官能团、表面能、表面润湿性、电性、表面吸附和
反应特性等等，以满足现代新材料、新工艺和新技术发展
的需要。
2) 表面改性的目的
化学方法
物理化学方法机械物理方法
其它表面改性方法

表面改性原理

表面改性原理
表面改性是一种通过在材料表面引入新的物质或改变材料表面结构，从而改变其性质和功能的方法。

其主要目的是提高材料的性能，例如增加材料的化学稳定性、耐磨性、耐腐蚀性或增强材料的粘附能力等。

表面改性可以通过多种方法实现，包括化学方法、物理方法和生物方法等。

化学方法中常用的表面改性技术包括溶液处理、电沉积和化学气相沉积等。

溶液处理是将材料浸泡在含有特定化学物质的溶液中，使化学物质与材料表面发生反应，形成新的物质层。

电沉积是利用电解作用，在材料表面沉积一层新的金属或化合物。

化学气相沉积则是将特定气体在高温条件下与材料表面反应，生成新的表面物质。

物理方法中常用的表面改性技术包括离子注入、磁控溅射和激光处理等。

离子注入是将高能离子轰击材料表面，使离子能量转化为材料表面的热能，从而改变表面结构和性质。

磁控溅射是利用磁场控制金属靶材上的离子，将其沉积在材料表面形成薄膜。

激光处理则是利用激光束对材料表面进行表面熔化或表面重结晶，改变材料的组织和性质。

生物方法中常用的表面改性技术包括生物功能化修饰和生物分子固定化等。

生物功能化修饰是将生物大分子或生物活性物质修饰在材料表面，从而赋予材料特定的生物功能，如抗菌、抗炎或细胞黏附等。

生物分子固定化是将特定的生物分子固定在材料表面，用于生物传感、靶向治疗等应用。

总之，表面改性是一种有效的方法，在不改变材料体积和内部结构的情况下，对材料表面进行改变，从而获得新的表面性能和功能。

这些技术在材料科学和工程领域中具有广泛的应用前景。

无机粉体颗粒表面改性技术在提高燃料的燃烧效率方面的应用

无机粉体颗粒表面改性技术在提高燃料的燃烧效率方面的应用1研究背景无机粉体一般为微米或纳米级颗粒,由于其粒径小、比表面积大、表面能高,容易发生团聚,难以在复合材料中均匀分散,影响添加效果。

无机粉体的表面性质和聚合物有机体系相差甚远,这也使得无机粉体不能很好的分散到材料中。

因此,当无机粉体添加到高聚物复合材料时,首先要对无机粉体进行表面改性,使其粒子表面有机化,改善其亲油性和与基体的相容性,增强界面结合能力,从而发挥无机粉体的功能[1]。

2无机粉体颗粒表面改性的方法表面改性是用物理、化学或机械的方法对粉体表面进行处理,根据应用需要有目的的改变粉体表面的物理化学性质,使其表面性质发生变化,以满足材料、工艺或技术发展的需要。

2.1 物理涂覆改性物理涂覆改性即表面包覆改性,当无机粉体和改性剂按照一定比例混合时,由于搅拌的作用,改性剂通过静电引力或范德华力吸附在粉体表面,从而形成单层或多层包覆。

与化学包覆改性不同的是,改性后改性剂与粒子表面无化学反应。

由于包覆层的存在,粒子间产生了空间位阻斥力,对其再团聚起到了减弱或屏蔽的作用。

该法几乎适用于所有无机粉体的表面改性。

用于物理涂覆改性的改性剂主要有表面活性剂、超分散剂等[2]。

无机粉体经过物理涂覆后,其分散性、与有机体的相容性均显著提高[3]。

2.2 化学包覆改性化学包覆改性是指通过一定的技术手段,利用改性剂分子中的官能团和粉体表面进行化学反应或化学吸附,从而包裹在无机粉体的表面。

化学包覆方法是最常用的改性方法,一般采用湿法工艺。

具体方法有多种。

如溶胶-凝胶法,此法不仅可以用于超细粉体的包覆,还可以用于制备超细粉体;非均相凝聚法是先加入分散剂将两种物质分散,通过调节pH值或加入表面活性剂等使包覆颗粒和被包覆颗粒所带的电荷相反,然后通过静电引力形成单层包覆;表面接枝聚合包覆法是通过化学反应将高分子材料连接到无机粒子表面上,该法的特点是最终接枝包覆在改性主体的聚合物改性剂是在改性过程中同时合成的。

粉体表面改性技术

粉体表面改性方法

涂敷改性（冷法、热法）石英砂涂敷树脂，提高铸造时粘结性表面化学改性（主要方法）颗粒表面性质、改性剂种类、用量用法及工艺设备与操作条件沉淀反应改性（钛白、云母）机械化学改性高能改性、酸碱处理等
粉体表面改性设备

高速混合（捏和）机 HYB高速气流冲击式粉体表面处理机（东京理科大学、奈良机械制作所）球磨机、砂磨机液相表面处理喷雾表面处理
超分散剂的吸附形态
超分散剂在强极性表面的单点化学吸附
超分散剂在弱极性表面的多点氢键吸附
超分散剂通过表面增效剂在非极性表面吸附
超分散剂作用机理示意图
锚固基团
颗粒
颗粒
溶剂化链
超分散剂的吸附性能
Rehacek方法
Xap
MaCa
Xap Mo(Co Ce) X MoCo ( Mo X Xsolv)Ce Ma X Xsolv Ca X / Ma Xap Ma (Ca Ce) Ma / ( s )

CH－5使用方法
将研磨基料的树脂浓度降低至30－40％在基料中尽量少使用胶质油或胶凝剂在用基料调制油墨时多补充上述物质由于CH－5降低基料粘度，故可提高颜料含量，减少溶剂用量，改善油墨干燥性能

热固型/单张纸型研磨基料配方
RUBINE / Ca 4B TONER 36 PHTHALOCYANINE BLUE DIARYLIDE YELLOW CARBON BLACK GRINDING VEHICLE 48 ALKYD RESIN 8 CH-5 HYPERDISPERSANT CH-11B HYPERDISPERSANT CH-22 HYPERDISPERSANT ANTIOXIDANT 2 ALIPHATIC DISTILLATE 6 50 36 50 28 26 8 4 52 9 33 9 3.75 1.25 3 65 5 40 49 5 3 1 2 40 53 5 50 33 5 4

表面改性剂

一粉体表面改性概念粉体表面改性, 是指用物理、化学、机械等方法对粉体材料表面或界面进行处理,有目的地改变粉体材料表面的物理化学性质,如表面能、表面润湿性、电性、吸附和反应特性、表面结构和官能团、等等,以满足现代新材料,新工艺和新技术发展的需要。

二表面改性的目的（1）改善粉体颗粒的分散性、稳定性和相容性。

（2）提高粉体颗粒的化学稳定性，如耐药性、耐光性、耐候性等。

（3）改变粉体的物理性质，如光学效应、机械强度等。

（4）出于环保和安全生产目的。

三粉体表面改性技术的应用•(1)有机/无机复合材料(塑料、橡胶等）•改善无机填料（包括增量无机填料和功能性无机填料）与有机（高聚物）基料的相容性，提高其分散性及复合材料的综合性能•(2)油漆、涂料•提高涂料、油漆中颜料的分散性并改善涂料的光泽、着色力、遮盖力和耐候性、耐热性、保光性、保色性等•(3)无机/无机复合材料•提高无机组分，特别是小比例无机组分在大比例无机组分中的分散性，如陶瓷颜料和多相陶瓷材料•(4)吸附与催化材料•提高选择性、活性和机械强度•(5)健康与环境保护•(6)超细和纳米粉体制备中的抗团聚•(7) 其它（插层改性）四粉体表面改性的主要研究内容•(1)粉体表面改性的原理和方法•表面或界面性质与其应用性能的关系•表面或界面与表面改性剂或处理剂的作用机理和作用模型•各种表面改性方法的基本原理或理论基础，包括表面改性处理过程的热力学和动力学，模拟和化学计算等•(2)表面改性剂及其配方•种类、结构、分子量、活性基团与其应用性能或功能的关系•与粉体表面及复合材料的作用机理和作用模型•用量和使用方法•新型和专用表面改性剂的制备或合成•(3)表面改性工艺与设备•不同种类和不同用途粉体表面改性的工艺流程和工艺条件•不同种类和不同用途粉体的表面改性配方•影响表面改性效果的因素•高性能和专用改性设备的研制开发•(4)过程控制与产品表征与检测技术•过程温度、浓度、酸度、时间及表面改性剂用量、表面包覆率或包膜厚度等监控技术•表面改性产品的表征与检测（直接检测和表征）方法及仪器；•控制参数与指标之间的对应关系及过程的智能化控制等。

粉体表面改性处理介绍

2)有机酸及其盐类改性剂
❖高级脂肪酸及其盐结构通式：RCOOH 为阴离子表面活性剂，其结构和聚合物分子结
构相似，与聚合物基料有一定的相容性。分子一端为羧基，可与无机填料或颜料表面发生物理、化学吸附作用，另一端为长链烷基（C16-C18）
作用：用高级脂肪酸及其盐(如硬脂酸)处理无机填料
或颜料，有一定的表面处理效果可改善无机填料或颜料与高聚物基料的亲和性，提高其在高聚物基料中的分散度。本身具有润滑作用，可使复合体系内摩擦力减
（1）干法改性干法改性是指颗粒在干态下在表面改性设备中首先进
行分散，然后通过喷洒合适的改性剂或改性剂溶液，在一定温度下使改性剂作用于颗粒材料表面，形成一层改性剂包覆层，达到对颗粒进行表面改性处理的方法。这种改性方法具有简便灵活，适应面广，工艺简单，成本低，改性后可直接得到产品，易于连续化、自动化等优点，但是在改性过程中对颗粒难以做到处理均一、颗粒表面改性层可控等目的。
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概述
1)定义
粉体表面改性
表面改性是指利用各类材料或助剂，采用物理、化学等方法对粉体表面进行处理，根据应用的需要有目的地改善粉体表面的物理化学性质或物理技术性能，如表面晶体结构和官能团、表面能、表面润湿性、电性、表面吸附和反应特性等等，以满足现代新材料、新工艺和新技术发展的需要。
亲水基的性质
硅烷偶联剂亲水基也称水解性基团，遇水可分解成活性硅醇(≡Si-OH)，通过硅醇和无机矿物表面反应，形成化学结合或吸附于矿物表面 X为—OCH3和—OC2H5，水解速度缓慢，产物
醇为中性物质，用水介质进行表面改性。 X为—OC2H4OCH3基团，不仅保留水解性，还
能提高水溶性、亲水性，应用更为方便

《粉体材料表面改性》课程教学大纲

《粉体材料表面改性》课程教学大纲课程代码：050542002课程英文名称：SurfaceModificationofpowder（A2）课程总学时：24讲课：24实验：0上机：0适用专业：粉体科学与工程专业大纲编写（修订）时间：2017.3一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标粉体表面改性是粉体科学与工程专业方向课，为选修课。

本门课程讲授粉体表面改性的原理、方法、工艺、设备及表面改性剂的性能及应用、各行业典型粉体及纳米粉体饿表面改性方法、实践及改性产品的检测及表征方法。

通过本课程的学习，不仅让学生掌握粉体表面改性的相关理论，同时培养学生发现、分析与解决问题的能力和精密进行科学研究的技能。

为学生将来从事粉末材料、粉体工程领域的生产、科研打下坚实的理论和实践基础。

通过本课程的学习，学生将达到以下要求：1．掌握粉体材料表面改性工艺的方法和原理；2．使学生掌握目前工业表面改性典型设备；3．使学生了解表面改性剂的种类、性质、使用条件；4．掌握粉体改性前后的物性变化及相关的检测方法；5.进一步结合创新创业培养目标，加强学生创新能力的培养，使学生具备独立进行粉体表面原位修饰工艺设计与设备选型的能力。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：掌握粉体表面改性一般知识，包括粉体表面改性的原理、方法、工艺、设备及表面改性剂的性能及应用、改性产品的检测及表征方法等。

2.基本理论和方法：掌握粉体表面的物性，粉体表面改性的基本原理、掌握粉体表面改性工艺设计和设备；了解常见工业粉体的表面改性方法及应用。

3.基本技能:掌握粉体改性工艺设计计算、独立进行设备选型的技能等。

了解特种粉体的生产工艺、制备技术及行业发展趋势。

具备制备、加工特种粉体的必要的基础知识和基本技能。

（三）实施说明本课程安排在第七学期学习，共24学时，其中理论讲课24学时。

根据教学的需要，有针对性地对教学内容适当增减，各部分学时数可适当调整2学时。

国内外无机粉体表面改性技术现状

国内外无机粉体表面改性的现状朱宗臣，胡彩平，王佳涛，吴浩（昆明理工大学材料科学与工程学院，云南昆明650093）摘要：表面改性是无机粉体的主要加工技术之一，对提高分体的应用性能及应用价值有着至关重要的作用。

从粉体表面改性方法、工艺、设备、表面改性剂及其配方等方面综述了无机粉体表面改性技术现状。

关键词：无机粉体；表面改性；表面改性剂1 表面改性方法根据表面改性剂和粉体粒子之间有没有发生化学反应，可将无机粉体表面改性方法分为表面物理改性法、表面化学改性法和复合改性。

1.1 表面物理改性法所谓表面物理改性法就是通过分子间作用力（如范德华力，氢键等）将无机或有机表面改性剂吸附到无机粉体粒子表面，在粉体粒子表面形成包覆层，以降低粉体的表面张力，改变粉体粒子的表面极性，减少粉体粒子之间的团聚作用，从而达到均匀稳定分散粉体粒子的目的。

（1）物理涂覆物理涂覆是一种对无机粉体粒子表面进行简单改性的工艺方法。

它主要利用表面活性剂、水溶性或者油溶性高分子化合物及脂肪酸等对粉体表面进行覆膜处理而达到表面改性的目的。

经过覆膜以后，无机粉体的胶结能力、强度、耐高温能力等均有明显改善。

（2）表面活性剂改性表面活性剂改性包含疏水基和亲水基，是极少数能显著改变物质表面或界面性质的物质，具有两个基本特点:(1)在物质表面或两相界面容易定向排列，使其表面性质或界面性质发生显著变化；（2）在溶液中的溶解度很低，在通常使用浓度范围内大部分以胶团（缔合体）状态存在，使其表面张力显著下降。

（3）高能表面改性利用紫外线、红外线、电晕放电和等离子体照射等方法对无机粉体进行表面处理的方法称为高能表面改性。

（4）胶囊化改性胶囊化改性是现代医药领域最先采用的技术，最初是由为了满足药品的缓释性需求而出现的固体药粉胶囊化发展而来的。

胶囊化改性是粉体颗粒表面上覆盖均质而且有一定厚度的薄膜，它的特点是能够将液滴固体化。

1.1 表面化学改性所谓无机粉体表面化学改性是指通过无机粉体粒子表面和表面改性之间的化学吸附作用或化学反应，改变粒子的表面结构和状态，从而达到表面改性的目的。

粉体表面改性

4 粉体表面改性
4.1 概述
1)定义表面改性是指利用各类材料或助剂，采用物理、化学、机械等方法对矿物粉体表面进行处理，根据应用的需要有目的地改善粉体表面的物理、化学性质或物理技术性能，以满足现代新材料、新工艺和新技术发展的需要。
粉体的表面改性处理直接影响着粉体的使用价值和应用领域。
常用改性剂偶联剂 ——最常用的矿物表面改性剂高级脂肪酸及其盐 ——适用于表面含金属活性粒子的矿物不饱和有机酸和有机硅，等
改性剂的选择范围较大，具体选用时要综合考虑粉体的表面性质、改性产品的用途、质量要求、处理工艺以及表面改性剂的成本等因素。
表面化学改性一般在高速加热混合机或捏合机、流态化床、研磨机等设备中进行。这是因为粉体的表面改性处理大多是在粉体物料中加入少量表面改性剂溶液进行的操作。
常见的方法：包覆改性和高能改性。
包覆改性包覆也称涂敷，是一种对粉体表面简单处理的方法，借助于黏附力，利用有机高聚物或树脂等对粉体表面进行“包覆”，以达到改善粉体表面性能的方法。
影响因素：颗粒的形状比表面积孔隙率涂覆剂的种类涂敷处理工艺，等
例：树脂包覆石英砂--冷法和热法
表面改性是为改善矿物材料的使用性能，提高使用
价值并拓展新的应用领域，以满足新材料、新技术
发展、新产品开发的需要。
• 对膨润土进行有机阳离子覆盖处理，可提高其在弱极性或非极性体系中的膨胀、悬浮、触变等特性；
• 通过表面改性处理，可提高涂料的分散性并改善涂料的光泽、着色力、遮盖力以及耐热性、保光性、保色性等。
在包覆处理前对石英砂进行冲洗或擦洗和干燥。
冷法包覆砂是在室温下制备的，先将粉状树脂与砂混匀，然后加入溶剂（工业酒精、丙酮或糠醛），溶剂加入量根据混砂机能否封闭而定。封闭者，酒精用量为树脂用量的40-50%；不能封闭者为70-80%，再继续混碾到挥发完，干燥后经粉碎和筛分即得产品。但该法使用有机溶剂量大，仅用于少量生产。

表面改性剂

一粉体表面改性概念粉体表面改性, 是指用物理、化学、机械等方法对粉体材料表面或界面进行处理,有目的地改变粉体材料表面的物理化学性质,如表面能、表面润湿性、电性、吸附和反应特性、表面结构和官能团、等等,以满足现代新材料,新工艺和新技术发展的需要。

二表面改性的目的（1）改善粉体颗粒的分散性、稳定性和相容性。

（2）提高粉体颗粒的化学稳定性，如耐药性、耐光性、耐候性等。

（3）改变粉体的物理性质，如光学效应、机械强度等。

（4）出于环保和安全生产目的。

三粉体表面改性技术的应用•(1)有机/无机复合材料(塑料、橡胶等）•改善无机填料（包括增量无机填料和功能性无机填料）与有机（高聚物）基料的相容性，提高其分散性及复合材料的综合性能•(2)油漆、涂料•提高涂料、油漆中颜料的分散性并改善涂料的光泽、着色力、遮盖力和耐候性、耐热性、保光性、保色性等•(3)无机/无机复合材料•提高无机组分，特别是小比例无机组分在大比例无机组分中的分散性，如陶瓷颜料和多相陶瓷材料•(4)吸附与催化材料•提高选择性、活性和机械强度•(5)健康与环境保护•(6)超细和纳米粉体制备中的抗团聚•(7) 其它（插层改性）四粉体表面改性的主要研究内容•(1)粉体表面改性的原理和方法•表面或界面性质与其应用性能的关系•表面或界面与表面改性剂或处理剂的作用机理和作用模型•各种表面改性方法的基本原理或理论基础，包括表面改性处理过程的热力学和动力学，模拟和化学计算等•(2)表面改性剂及其配方•种类、结构、分子量、活性基团与其应用性能或功能的关系•与粉体表面及复合材料的作用机理和作用模型•用量和使用方法•新型和专用表面改性剂的制备或合成•(3)表面改性工艺与设备•不同种类和不同用途粉体表面改性的工艺流程和工艺条件•不同种类和不同用途粉体的表面改性配方•影响表面改性效果的因素•高性能和专用改性设备的研制开发•(4)过程控制与产品表征与检测技术•过程温度、浓度、酸度、时间及表面改性剂用量、表面包覆率或包膜厚度等监控技术•表面改性产品的表征与检测（直接检测和表征）方法及仪器；•控制参数与指标之间的对应关系及过程的智能化控制等。

材料表面改性的方法与机制

材料表面改性的方法与机制材料的表面改性是一种常见的技术手段，用于提高材料的特性和性能。

通过对材料表面的处理，可以改变其表面性质，如增加化学反应活性、提高抗腐蚀性能、改善疲劳性能等。

本文将探讨材料表面改性的方法与机制。

一、物理方法1. 涂层技术涂层技术是常用的一种表面改性方法，通过在材料表面形成薄膜来改变其性质。

常见的涂层技术包括溅射法、电镀法、喷涂法等。

涂层可以提高材料的耐磨性、耐腐蚀性等特性，同时也可以改变材料的外观。

2. 热处理热处理是一种利用高温对材料进行加工的方法。

通过控制材料的加热温度和时间，可以改变其晶体结构和物理性能。

例如，淬火可以使金属材料具有更高的硬度和强度。

3. 表面改性剂表面改性剂是一种可以在材料表面形成薄膜或覆盖层的物质。

通过采用表面改性剂，可以改善材料的润滑性、耐腐蚀性等特性。

表面改性剂常常被用于润滑油、防锈剂等领域。

二、化学方法1. 化学处理化学处理是一种将材料浸泡在化学溶液中的方法，通过与溶液中的化学物质发生反应，改变材料的表面性质。

比如，氧化处理可以在金属表面形成一层氧化膜，增加材料的耐腐蚀性。

2. 化学合成化学合成是一种利用化学反应制备新材料的方法。

通过控制反应条件和反应物质，可以改变材料的组成和结构，从而改变其性质。

化学合成常常用于制备新的纳米材料和功能性材料。

三、生物方法1. 生物体反应生物体反应是一种利用生物体内部的化学反应来改变材料性质的方法。

例如，生物体内的酶可以催化一些特定的化学反应，从而对材料进行改性。

2. 生物微生物处理生物微生物处理是一种利用微生物来改变材料性质的方法。

微生物可以通过代谢作用来改变材料的表面化学性质，例如，通过菌种的作用，可以使材料表面具有抗菌性能。

四、机制材料表面改性的机制有很多，主要可以归纳为以下几点。

1. 氧化反应在许多材料的表面改性过程中，都涉及到氧化反应。

例如，金属材料表面的氧化处理可以形成氧化膜，提高抗腐蚀性能。

2. 化学键形成材料表面的改性过程中，常常涉及到化学键的形成。

粉体表面改性方法原理、工艺技术及使用的粉体改性剂

粉体表面改性方法原理、工艺技术及使用的粉体改性剂无机粉体的表面改性是根据使用行业所需求粉体具备的性能而进行的对应表面改性，以满足现代新材料、工艺和技术的发展需求，提升原有产品的性能特点，而且还可以提升对应的产能以及生产效率，在粉体加工行业也越来越受到重视，目前无机粉体表面改性的方法主要为6大类。

1、方法一：物理涂覆方法原理：利用高聚物或树脂等对粉体表面进行处理，一般包括冷法和热法两种。

粉体改性剂：高聚物、酚醛树脂、呋喃树脂等。

影响因素：颗粒形状、比表面积、孔隙率、涂敷剂的种类及用量、涂敷处理工艺等。

适用粉体：铸造砂、石英砂等。

2、方法二：化学包覆方法原理：利用有机物分子中的官能团在无机粉体表面的吸附或化学反应对颗粒表面进行包覆，一般包括干法和湿法两种。

除利用表面官能团改性外，该方法还包括利用游离基反应、鳌合反应、溶胶吸附等进行表面包覆改性。

粉体改性剂：如硅烷、钛酸酯、铝酸酯、锆铝酸盐、有机铬等各种偶联剂，高级脂肪酸及其盐，有机铵盐及其他各种类型表面活性剂，磷酸酯，不饱和有机酸，水溶性有机高聚物等。

影响因素：粉体的表面性质，粉体改性剂种类、用量和使用方法，改性工艺，改性设备等。

适用粉体：石英砂、硅微粉、碳酸钙、高岭土、滑石、膨润土、重晶石、硅灰石、云母、硅藻土、水镁石、硫酸钡、白云石、钛白粉、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化铝等各类粉体。

3、沉淀反应方法原理：通过无机化合物在颗粒表面的沉淀反应，在颗粒表面形成一层或多层“包膜”，以达到改善粉体表面性质，如光泽、着色力、遮盖力、保色性、耐候性、电、磁、热性和体相性质等。

粉体改性剂：金属氧化物、氢氧化物及其盐类等各类无机化合物。

影响因素：原料的性质（粒度大小和形状、表面官能团），无机表面改性剂的品种，浆液的pH值、浓度，反应温度和反应时间，洗涤、脱水、干燥或焙烧等后续处理工序。

适用粉体：钛白粉、珠光云母、氧化铝等无机颜料。

4、机械力化学方法原理：利用超细粉碎及其他强烈机械作用，有目的的对粉体表面进行激活，在一定程度上改变颗粒表面的晶体结构、溶解性能（表面无定形化）、化学吸附和反应活性（增加表面活性点或活性基团）等。

无机粉体的表面改性技术

有工艺简单、操作灵活、投资节省等优的有机改性剂和制备工艺需要干燥的情是将干燥与表面改性合一。此法可简化点，并且水溶性和非水溶性表面改性剂况。如轻质碳酸钙的表面改性，有机硅工艺，但干燥过程中加入的低沸点表面均可使用。干法改性分为连续式和间歇改性钛白粉等；在反应后的浆料过滤改性剂可能还来不及与粉体表面作用就式两种。连续式即连续给料并同时添加干燥前先进行改性还能改善产品结块团随水分子一起蒸发掉。如果在水分蒸发表面改性剂，粉体表面包覆较均匀，适聚的状况，提高粉体的分散性。沉淀包后添加表面改性剂，虽然可以避免表面
２．１干法工艺
干法工艺是工业上应用最为广泛的剂的包覆更均匀，但后续需要进行过滤是，粉碎时局部温度过高会在一定程度
表面改性工艺。与湿法改性相比，它具和干燥。一般有机包覆改性用于水溶性上破坏表面活性剂的分子结构。另一种
般用于采用共沉淀法制备复合粒子。
１．７插层改性
２．无机粉体表面改性工艺
改性工艺依照表面改性的方法、设面改性剂进行稀释，因此工业上操作相２。３复合工艺备和粉体的制备方法而异。目前工业上对复杂，不适合大规模生产。应用的改性工艺主要有干法工艺、湿法２．２湿法工艺
将有机物单体聚合在粉体粒子表面，得
１．１物理涂覆改性
物理涂覆改性即表面包覆改性，当
１．２高能表面改性
到复合的胶囊化粒子。与表面包覆改性

粉体表面改性资料

③HYB高速冲击式表面改性机；④ 1200型混合机；
⑤机械融合改性机；
⑥流态化改性机；
⑦兼具粉碎或干燥功能的表面改性机。
高速加热混(捏)合机
高速加热式混合机是无机粉体（如无机填料或颜料）表面化学包覆改性常用的设备之一。
1—回转盖；2—外套；3—折流板；4—叶轮；5—驱动轴；6—排料口；7—排料汽缸；8—夹套
具有表面改性剂分散较好、表面包覆较均匀等特点，但要后续干燥作业。因此，特别适用于前段为湿式制粉作业而后又需要干燥的场合。
三、粉碎与表面改性合二为一工艺
通过在机械粉碎过程中添加表面改性剂在粒度减小的同时对粉体颗粒进行表面改性。
优点：可以简化工艺，某些表面改性剂可在一定程度上提高粉碎效率。
缺点：温度难以控制，局部的过高温升可能破坏改性剂的分子结构。此外，由于粉碎过程中颗粒不断被粉碎、产生新表面，颗粒包覆不均匀
未来无机填料发展的三大方向：（1）粒径微细化（2）表面活性化（3）结构复杂化
二、表面改性的目的
（1）改善粉体颗粒的分散性、稳定性和相容性。（2）提高粉体颗粒的化学稳定性，如耐药性、耐光性、
耐候性等。（3）改变粉体的物理性质，如光学效应、机械强度等。（4）出于环保和安全生产目的。
三、粉体表面改性技术的应用
4.4.4 表面改性设备
高性能表面改性设备基本工艺特性：
① 对粉体及表面改性剂的分散性好；
② 粉体与表面改性剂的作用机会均等；
③ 改性温度和时间可调； ④ 单位产品能耗低、磨耗小；
⑤ 无粉尘污染或污染少； ⑥ 操作简便、运行平稳。
一、干法表面改性设备
①高速加热混(捏)合机； ②SLG连续粉体表面改性机；
(1)有机/无机复合材料(塑料、橡胶等）：改善无机填料（包括