粉体改性方法与工艺

（2）热法：石英沙加热（140～160℃）＋树脂→混沙机
＋硬脂
＋乌洛托品（壳模形成时使树脂固化） →激冷
酸钙（防结块） →出沙→破碎→筛分→产品
主要影响因素:颗粒的粒度、形状、比表面积、孔隙率、涂 敷剂的种类、用量、用法、涂敷处理工艺等。
影响机械来自百度文库活作用强弱的主要影响因素：粉碎设备类型、 机械作用方式、粉碎环境(干、湿、添加剂)、机械力作用 时间以及粉体的粒度和比表面积等。
3.4 物理涂覆
利用高聚物或树脂等表面改性剂对粉体表面进行物理处理 而达到表面改性的工艺方法。是一种对粉体表面进行简单 改性的工艺。
如：树脂涂敷石英沙：提高精细铸造沙的粘结性、抗开裂性！ （1）冷法：粉状树脂＋沙＋溶剂→混碾→干燥→筛分
沉淀包覆改性原理
以二价金属离子（用Me+2表示）为例，在分散有粉体的浆 料体系中，存在以下几种反应：
（1）水解：
其中Me(OH)2(S)为固态金属氢氧化物
沉淀包覆改性原理
（2）与粉体表面的反应：设SOH代表颗粒表面
沉淀包覆改性原理
无机颗粒（SiO2）表面沉淀包覆TiO2
（1）TiCl4水解 （2）Ti(OH)4沉淀包覆
3.2 沉淀反应
利用沉淀反应,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、热性和体相性质等目的
一般采用湿法工艺。影响因素主要有浆液的pH、浓度、 反应温度和时间,颗粒粒度、形状及后续处理工序(洗 涤、脱水、干燥或焙烧)等。其中pH及温度、浓度因直 接影响无机改性剂在溶液中的水解产物,是最重要的影 响因素之一
联剂适用石英及硅灰石等而不适用碳酸钙； －－酸碱性：无机填料改性时，酸性表面（如SiO2)时，
胺 ＞ 羧 酸 ＞ 醇 ＞ 苯 酚 ； 中 性 表 面 时 （ Al2O3 、 Fe2O3)等，羧酸＞胺＞苯酚＞醇；碱性表面时（MgO、 CaO)，羧酸＞苯酚＞胺＞醇。 －－含水量：象陶土、滑石粉等表面含水量较大的矿物，不 适合用单烷氧基型而适合螯合型钛酸酯偶联剂；而单烷氧
硅酸铝包覆改性的粉煤灰微珠
3.3 机械化学
利用超细粉碎及其它强烈机械作用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、化学吸附和反应活 性(增加表面活性点或活性基团)等
对粉体物料进行机械激活的设备:各种类型的球磨机（筒式 球磨、行星球磨、振动球磨、离心磨、搅拌球磨机等）、 气流磨及高速机械冲击式磨机等
影响因素：(1)粉体的表面性质；(2)表面改性剂的配 方；(3)表面改性工艺（4）表面改性设备等。
影响粉体表面化学包覆改性效果的因素
粉体的表面性质： －－粒度：越细，比表面积越大，则改性剂用量大； －－表面能：较大的会团聚，需事先解聚； －－表面官能团：决定物理吸附还是化学吸附，如：硅烷偶
第3章 粉体表面改性方法与 工艺
粉体表面改性的方法
表面处理 方法
化学包覆 沉淀反应 机械化学 物理涂覆 插层改性
其他
3.1 化学包覆
利用颗粒表面官能团或基团与表面改性剂分子的特性 吸附或化学反应使粉体表面改性的方法。
表面改性剂：硅烷、钛酸酯、铝酸酯、锆铝酸盐等偶 联剂、高级脂肪酸及其盐、有机铵盐、磷酸酯、不饱 和有机酸、水溶性高分子及其他表面活性剂等
等； ② 前段粉碎或粉体制备作业是湿法还是干法？如果是湿法作
业可考虑采用湿法改性工艺； ③ 改性工艺条件，如反应温度和反应时间等。
影响粉体表面化学包覆改性效果的因素
表面改性设备： 在表面改性剂配方和表面改性工艺确定的情况下，表面改
性设备就成为影响粉体表面化学包覆改性的关键因素。 表面改性设备性能的优劣，关键在于以下基本工艺特性： ① 对粉体及表面改性剂的分散性。 ② 使粉体与表面改性剂的接触或作用的机会。 ③ 改性温度和停留时间的可调性。 ④ 单位产品能耗和磨耗。 ⑤ 环保性能（粉尘污染）。 ⑥ 设备的运转状态。
性和重复使用性能好
TEM剖面分析 包覆层厚度为200-300 nm
A
B
0.9μm
250 nm
40 nm
0.6μm
0.9μm
硅藻土表面无机纳米包覆改性
TiO2/硅藻土复合材料
纳米TiO2/硅藻土复合材料的光催化降解性能
（对罗丹明B的光催化降解率）
在日光灯照射下，24 h 甲醛降解率大于80 % 在太阳光下，2 h内 Rhodamine-B溶液的脱色 率和COD，去除率都 达到了95 %以上；6 h内 苯酚的降解率达到99.18 %； COD降解率达95.99 %。
－－用量：理论上在颗粒表面达到单分子层吸附所需的用量为 最佳用量，实际上最佳用量要通过实验来确定。对于湿法 改性实际用量要大于达到单分子层吸附所需的量。
－－使用方法：配制（先水解）、添加（均匀充分接触）及加 药顺序（先加化学吸附的）。
影响粉体表面化学包覆改性效果的因素
表面改性工艺： ① 表面改性剂的特性，如水溶性、水解性、沸点或分解温度
影响粉体表面化学包覆改性效果的因素
表面改性剂的配方：
－－品种：选择能够化学吸附的改性剂；根据用途来选择（如 塑料、橡胶、油性涂料选亲油型；电缆绝缘考虑介电性能 及电阻率；水性涂料选亲水性）；避免改性剂造成体系中 其他组分功能的失效；改性剂分解温度高于加工温度；考 虑改性剂水溶性决定改性工艺；价格和环境因素也要考虑。
实验室改性装置
沉淀包覆改性原理 硅灰石表面无机改性
纳米碳酸钙/硅灰石 纳米硅酸铝/硅灰石 已经在造纸、塑料（PP、PA6）工业中应用
硅藻土表面无机纳米包覆改性 TiO2/硅藻土复合材料
硅藻土表面无机纳米包覆改性
优点：
1. 兼具吸附捕捉性能与光催化降解性能 2. 具有较高的比表面积和良好的光透性 3. 在紫外光和太阳光下都有优良的光催化性能而且稳定
硅藻土表面无机纳米包覆改性
TiO2/硅藻土复合材料
应用于临江保健木业公 司木制百叶窗：经中国 建筑材料环境检测中心 检测，用量5-8 g/m2， 24 h甲醛去除率达到 75 %以上。
粉煤灰微珠表面无机包覆改性

粉煤灰微珠表面离子溅射等 酸钙、硅酸铝等包覆膜
方法镀镍
、铜、银及
TiO2、碳
粉煤灰微珠