超细硅微粉表面改性的研究
超细粉体表面包覆改性研究
上海交通大学硕士学位论文超细粉体表面包覆改性研究姓名：张晓菊申请学位级别：硕士专业：化学化工指导教师：顾顺超20080101上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名：张晓菊日期：2007 年12月18日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
保密□，在 年解密后适用本授权书。
本学位论文属于 不保密√。
（请在以上方框内打“√”） 学位论文作者签名：张晓菊 指导教师签名：顾顺超 日期：2007 年12月18日 日期：2007 年12月18日超细粉体表面包覆改性研究1超细粉体表面包覆改性研究摘 要本论文首先研究了Al/SiO 2复合粒子的制备。
通过实验，探讨了各种工艺条件对包覆效果的影响，结果表明，当控制实验温度为65℃、m(KH-560)/m(Al)为5.0%、m(Na 2SiO 3)/m(H 2O)为0.45%、体系pH 值为9.3、陈化时间为18h 实验条件下，以水为溶剂，可以得到在60℃碱性溶液中12h 内析氢量不足5ml 的表面包覆二氧化硅膜的片状铝粉粒子。
并运用SEM、IR 和XRD 等方法对包覆样品作了分析和表征。
其次研究了Al/SiO 2/P （St-MMA）复合粒子的制备，考察了偶联剂用量、体系pH 值、单体用量、KPS 用量、NaSS 用量以及单体配比等因素对包覆过程的影响。
中试实验报告范文
中试实验报告范文1200 words of model text of pilot test report( 实验报告)姓名：____________________单位：____________________日期：____________________编号：YB-BH-054106中试实验报告范文在中国矿业大学（北京）郑老师研究成果的的支撑下，我公司于20XX年5月14日进行了板材用硅微粉改性试验。
根据粒度、白度、水分以及吸油值等指标考察改性效果，并重点通过客户的试用情况确定改性后的硅微粉是否能降低树脂用量，是否能提高混合浆料的流动性。
通过中试试验，为以后的工业化生产提供依据。
一、试验背景及目的板材用硅微粉是一种制造人造石英石板材的主要原料，该产品成分纯净，SiO2含量大于99.0%，不含任何放射性元素，具备高档填料所要求的低杂质、高细度、高填充量、高硬度、高电阻率、耐酸碱等特性。
它不仅赋予人造石材良好的致密性和耐酸碱腐蚀性，还能有效改善石材加工流动，分散工艺，使合成品能够接纳较高比例的填充料，有效降低生产成本。
由于人造石英板材与人造大理石板材相比的诸多优势，逐渐被国内外广大用户所喜欢，特别是橱柜板行业已全面开始使用，需求量大增，从而带动了板材用硅微粉产业的快速发展。
现板材年生产量为1500万平方米，板材用硅微粉年用量18.6万吨，年增长比例10%。
伴随着板材用硅微粉用量的增长，人造石英板材生产商对板材用硅微粉的质量要求也越来越高。
其中，低吸油值的板材用硅微粉不仅能够改善石英石板材的加工性能，而且能够降低板材生产过程中的树脂用量，从而大幅度降低生产成本。
目前，已有几家客户反映我公司生产的板材用硅微粉存在着树脂用量偏高，加工过程中混合浆料的流动性差等问题。
与此同时，与我公司存在竞争关系几家板材粉供应商已经开始批量生产经改性的板材用硅微粉，并经客户反映该产品的性能优于我公司生产的板材用硅微粉。
超细SiO2颗粒废料的表面改性
Ｖ ｏｌ ＮＯ．１ ＿６
ＯＯ７ Ｆｅ ２ ｂ．
文章 编 号 ：６ １ ７ ４ （ ０ ７ ０ —０ ０ —０ １ ７ — １７ ２ ０ ）１ １４ ４
超 细 ＳＯ 颗 粒废 料 的表 面 改 性 ｉ２
文建 湘 ， 倪 忠斌 ， 杨 成 ， 刘 晓 亚 ， 陈 明 清
（ 南大 学 化 学 与材料 工程 学院 ， 苏 无锡 ２４ ２ ） 江 江 １ １ ２
摘 要 ：以通 信 光纤 生产 中产 生的超 细二 氧化硅 颗粒 废料 为原料 ， 经水 纯化处 理后 ， 用硅 烷 类偶联 剂 对其表 面进 行化 学 改性． 傅立 叶红 外 光谱 和 热 重 分析 结果 表 明 ， 性后 的超 细二 氧 化硅 颗 粒 表 改 面的硅 羟基吸 收峰 明显减 小 ． 失重增 加 ， 明其 与硅 烷 类偶 联 剂发 生 了化 学键 合 ； 光 光散 射 和 热 表 激
Ｗ ＥＮ ｉｎ ｘａ ｇ， Ｊａ — ｉｎ
ＮＩＺ ｏ ｇ ｂ ｎ ｈ ｎ — ｉ，
ＹＡＮＧ ｅ ｇ， Ｃｈ ｎ
Ｌ Ｕ ａ — ａ Ｉ Ｘｉｏ ｙ ，
ＣＨ ＥＮ ｉｇ ｑｎ Ｍ ｎ — ｉｇ
（ ｈ ｌｏ Ｓｃ ｏｏ ｆＣｈｅ ｉａｌａ ａ ｅ ｉｌ ｍ ｃ ｎｄ Ｍ ｔ ｒａ ｓＥｎｇｉ ｅ ｉｇ，Ｓｏｕ ｈｅ ｎ Ｙ ａ ｇｔ ｅ Ｕ ｎｖｅ ｓｔ ｎｅ ｒｎ ｔ ｒ ｎ ｚ ｉ ｒ ｉｙ，Ｗ ｕ ４１ ２，Ｃｈｉ ） ｘｉ２１ ２ ｎａ
关 键 词 ： 细 二 氧 化 硅 ； 面 改 性 ； 性 剂 ； 散 性 超 表 改 分
中图分 类号 ： Ｑ ２ ． ６ Ｔ ４ ４ ２
文献标 识码 ： Ａ
Ｓｕ ｆ ｃ ｏ ｉｉ ａ ｉ ｎ ｏ ａ ｔ ｔ ａ ｉ ｅ Ｓ ｌｃ ｎ Ｄｉ ｘ ｄ ｒ ａ ｅ Ｍ ｄ ｆｃ ｔｏ ｆ Ｗ ｓ ｅ Ｕｌｒ ｆｎ ｉｉｏ ｏ ｉ ｅ
超细硅微粉表面改性的研究
在前人工作的基础上，本实验采用硅烷偶联剂 YDH-550 为改性剂，对用石英尾砂作原料生产的超细
硅微粉进行表面改性研究。 1 实验部分 1.1 原料 超细硅微粉，由安徽凤阳某企业提供； 密度 2.46g/cm3，松散密度 0.82g/cm3；化学成分 (wt%) 为：SiO2，99.05；Al2O3，0.20；Fe2O3，0.12；CaO，0.08； MgO，0.06；R2O，0.05；Loss，0.15。 粒 径 分 布 见 图 1， D50 为 1.86μm，D90 为 4.22μm，比表面积为 7.51m2/g。 XRD 测试见图 2，在晶面间距 (d)0.4251nm、0.3343nm、
的黏度均有较大降低。
2.5 红外光谱分析 超细硅微粉改性前后的红外光
- 15 -
第32卷第4期
非金属矿
2009年7月
表2 超细硅微粉改性前后分散在有机溶剂中黏度的
变化
样品 / 介质
液体石蜡 /mPa· s
改性前
改性后
邻苯二甲酸二丁酯 /mPa· s
改性前
改性后
1∶4
307
238
336
277
1∶3
370
安徽省凤阳县已初步探明石英岩储量 50 亿 t，远 景储量 100 亿 t，该县石英砂加工企业众多，石英砂年 产量 500 万 t，年产生石英尾砂 100 万 t。因石英尾砂 粒度细、杂质含量较高，用途受到很大限制，给矿区环 境造成巨大压力，其综合利用已迫在眉睫。
为了综合利用矿产资源，变废为宝，当地某企业 利用石英尾砂作原料，通过振动磨生产超细硅微粉， 产品规格 400 目 ~5000 目。该产品可用于陶瓷、玻纤、 保温材料、耐火材料等领域；因该法生产的超细硅微 粉为石英晶型粉末，表面极性强、分散性较差，严重影 响其使用范围。通过表面改性，将矿物表面原有的极 性改为非极性，改善硅微粉与有机高分子的亲和性、 相容性以及流动性、分散性，可提高有机复合材料的 机械性能 [1]，能广泛用于塑料、橡胶、胶粘剂、油漆、涂 料、电绝缘封装材料等领域 。 [2,3]
硅微粉包膜表面处理研究
硅微粉包膜表面处理研究摘要:本文利用0.1mol/L的NaHCO3和0.1mol/L的Al2(SO4)3双水解首先在硅微粉的表面形成一层Al2(CO3)3薄膜,水洗干燥后,300℃空气气氛下煅烧2小时完成硅微粉的表面处理过程。
硅微粉经表面处理后,能提高它作为润滑剂应用的物性指标。
关键词:硅微粉包膜表面处理硅微粉表面处理技术,是近年来硅灰石开发应用的热点。
经过不同的表面处理,可改善硅微粉许多物性指标。
用无机或有机包膜剂在颜料粒子表面形成包覆膜,可明显改善和提高提高颜料的各种性能。
硅微粉的颗粒很小,具有极大的比表面积,因此,表观结构状态对粉末性质有决定性的影响。
本文采用的方法是利用0.1mol/L的NaHCO3和0.1mol/L的Al2(SO4)3双水解首先在硅微粉的表面形成一层Al2(CO3)3薄膜,水洗干燥后,300℃空气气氛下煅烧2小时完成硅微粉的表面处理过程。
硅微粉经表面处理后,能提高它作为润滑剂应用的物性指标。
实验研究表明,经无机、有机包膜剂处理后的硅微粉,其分散性、流动性等有很大程度的改善。
1 试验1.1 原料和仪器1.2 硅微粉包膜表面处理产品的制备(1)反应方程式。
NaHCO3+Al2(SO4)3Na2 SO4+Al2(CO3)3Al2(CO3)3Al2O3+H2O+CO2(2)试验操作。
在50mL装有电动搅拌小烧杯中加人平均粒径为10μm的硅微粉2g,分别加入15mL CH3OCH3和CH3CH2OH超声洗涤10分钟,对硅微粉进行预处理,抽滤后烘干,放入另一干净50mL小烧杯中,加入8mL0.1mol/L NaHCO3溶液,超声分散15分钟,在低速机械搅拌的同时,向悬浊液中缓慢滴加6mL0.1mol/LAl2(SO4)3溶液,20分钟滴加完毕,继续搅拌30分钟后,静置4小时,抽滤,50mL蒸馏水洗涤后,置于远红外干燥箱中烘干。
将干燥后的滤饼置于干锅中,升温速率为5℃/min,300℃空气气氛下煅烧2小时完成硅微粉的表面处理过程,得黑色包膜硅微粉2.2g。
研究生 颗粒学 7超细粉体表面改性
2) 表面改性的目的
使无机矿物填料由一般增量填料变为功能性填料 为高分子材料及复合材料提供新的技术方法
提高涂料或油漆中颜料分散性，改善涂料性能
使制品有良好的光学效应或视觉效果，附加值高 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
偶联剂的有机基与有机基体的结合随基体材料种类 的不同而不同,下式是经环氧硅烷改性的玻纤维填料 与氨基树脂的反应:
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）
改性过程
在分散的粉体水浆液中加入所需的改性（处 理）剂，在适当的pH和温度下，使无机改性剂 以氢氧化物或水合氧化物的形式均匀沉淀在颗 粒表面，形成一层或多层包覆层。经过洗涤、 脱水、干燥、焙烧等工序使包覆层牢固固定在 颗粒表面，达到改进粉体表面性能的目的。
7.3 表面改性剂及作用
1)偶联剂及其作用机理
偶联剂的作用(functions of coupling agent)：
①在两相界面形成化学键，大幅度提高界面粘接强度 ②改善了界面对应力的传递效果 ③提供了一个可塑界面层，可部分消除界面残余应力 ④提供了一个防水层，保护了界面，阻止了脱粘和腐蚀的发生 偶联剂对不同复合体系具有较强的选择性
硅烷偶联剂与无机填料表面的作用
硅烷偶联剂在无机填料表面的作用
偶联剂的功能：（a）有机硅烷水解形成硅醇；（b）硅醇的羟基与 玻璃表面之间的氢键合；（c）结在玻璃表面的聚硅氧烷；（d）与 聚合物 反应的官能R基团
中试试验报告
硅微粉表面改性中试试验研究报告在中国矿业大学（北京）郑老师研究成果的的支撑下，我公司于2015年5月14日进行了板材用硅微粉改性试验。
根据粒度、白度、水分以及吸油值等指标考察改性效果，并重点通过客户的试用情况确定改性后的硅微粉是否能降低树脂用量，是否能提高混合浆料的流动性。
通过中试试验，为以后的工业化生产提供依据。
一、试验背景及目的板材用硅微粉是一种制造人造石英石板材的主要原料，该产品成分纯净，SiO2含量大于99.0%，不含任何放射性元素，具备高档填料所要求的低杂质、高细度、高填充量、高硬度、高电阻率、耐酸碱等特性。
它不仅赋予人造石材良好的致密性和耐酸碱腐蚀性，还能有效改善石材加工流动，分散工艺，使合成品能够接纳较高比例的填充料，有效降低生产成本。
由于人造石英板材与人造大理石板材相比的诸多优势，逐渐被国内外广大用户所喜欢，特别是橱柜板行业已全面开始使用，需求量大增，从而带动了板材用硅微粉产业的快速发展。
现板材年生产量为1500万平方米，板材用硅微粉年用量18.6万吨，年增长比例10%。
伴随着板材用硅微粉用量的增长，人造石英板材生产商对板材用硅微粉的质量要求也越来越高。
其中，低吸油值的板材用硅微粉不仅能够改善石英石板材的加工性能，而且能够降低板材生产过程中的树脂用量，从而大幅度降低生产成本。
目前，已有几家客户反映我公司生产的板材用硅微粉存在着树脂用量偏高，加工过程中混合浆料的流动性差等问题。
与此同时，与我公司存在竞争关系几家板材粉供应商已经开始批量生产经改性的板材用硅微粉，并经客户反映该产品的性能优于我公司生产的板材用硅微粉。
为此，我公司拟通过对硅微粉进行表面改性的方法降低产品吸油值，适应客户需求，提高我公司板材用硅微粉的市场竞争力。
中国矿业大学（北京）的郑水林教授是粉体加工领域的专家，尤其是在粉体表面改性技术方面具备丰富的经验，先后参与或主持过数项与之相关的国家级、省级和企业委托科研项目。
郑教授所开发的硅微粉表面改性剂能显着降低产品吸油值，与不饱和树脂体系的相容性好，而且成本低于市场上常用的硅烷偶联剂及人造石专用助磨改性剂。
超细粉体的表面改性研究进展
覆改性 、 化学改性 、 高能改性等 ． 并介绍其特点和表 面改性效果 的评价方法 ．
中图分类号 ：Ｔ ８ Ｂ ３３
超 细粉体通 常包括 微 米 级 （ ～３ ｍ）亚微 １ ０ 、 米 级 （ ．～１ｔ 和纳 米级 （ ～１０ｎ 的粒 子 ． ０ １ ｍ） ｐ １ ０ ｍ） 表 面改性 是指用 物 理 、 化学 等 方 法对 粉 体 表 面进 行 处理 ， 据应 用 的需 要有 目的 地改 变 粉 体表 面 根 的物理化 学性 质 ， 如表 面 能 、 面 电性 等 ． 于超 表 由
域带来了很大的麻烦 ， 是其应用 中首要解决的问 题 ＿． Ｊ 因此， Ｊ 对超细粉体进行改性 ， 防止其团聚和 结块 ， 提高其分散性 、 流变性以及光催化效果等 ，
有 重大 的意义和 应 用前 景 ． 文 简要 地 分 析超 细 本 粉 体 团聚 的原 因并介绍 目前超 细粉体表 面改性 方
生 团聚【 ； ２ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（） ２ 超细粉体颗粒的表面积大 ， 表面能高， 处
于能量的不稳 定 状 态 ， 很容 易 发 生 聚集 而 达到 稳
定状 态 ；
有机化合物或水中分散 ． 表面改性剂分子结构必 须具 有易 与粒 子 的表 面 产生 作 用 的特 征 基 团 ， 这
种特 征基 团可 以通过表 面改性 剂 的分子结 构设计 而获得 ． 据粒 子与改性 剂表 面发 生作用 的方式 ， 根
１ 超细粉体团聚的原因
超细粒子具有特殊的表面结构， 其表 面缺少
邻 近配位 原子 。 有很 高的活性 ， 而很 容易 发生 具 因
团聚． 研究发现 ， 造成超细粉体颗粒团聚的因素很
超细粉体表面包覆与改性
• 第一，有机改性剂在颗粒表面的覆盖，以 提高无机粉体在有机基体中的分散性和界 面结合强度；
• 第二，通过化学沉积或机械力化学作用将 固体小颗粒（子颗粒）或均一物质膜在较 大颗粒表面（母颗粒）均匀包覆形成复合 颗粒，从而赋予复合颗粒新的功能；
• The structure of the nickel rich surface differed with the treatment conditions. For acetic acid treated powder prepared in heated solution, a nanocrystalline nickel layer was formed at the surface. In the absence of any auxiliary conductivity additives, discharge capacity of this powder was improved to 254 mAh/g versus 52 mAh/g for non-treated powder and 62 mAh/g for hydrochloric acid treated powder.
• 静电分散作用：通过表面改性使颗粒的荷 电量增大；通过表面改性改变颗粒表面性 质，消除液桥力的影响。
• 降低纳米粉体的团聚度、提高其流动性
合金粉末真空雾化设备
Effects of surface modification on surface structure and electrochemical properties of Mm(Ni,Co,Mn,Al)5.0 alloy
Results
SiO2超微粉体改性及其分散性研究
其 分散 均 匀 ， 用 分 光 光 度计 分 别 测 量 初 始 悬 浮 利
液 的透 光 度 （ ２ ｍ 处测 量 ） 静 置 １ ４ ｏｎ ， ８ｈ后 ， 察 观
收稿 日期 ： ０ ９ ０ －４ ２ ０ － ８２ ；修改稿收到 日期 ：０ ９ｌ －２ ２ ０ 一１１ 。 作者简 介：毕景武 （９ ２ ） 男 ， １８ 一 ， 研究生。研究方向为材料 纤维与 高性能纤维 。 基 金 项 目：北 京 市 高 等 学 校 人 才 强 教 计 划 资助 项 目
摘 要 ： 探讨 了硅烷偶联剂 （ Ｈ ７ ） Ｋ ５０ 的水解工艺 ， Ｓ ２ 对 ｉ 超微粉 体进行 了接枝 改性 ； 红外光 谱（Ｒ） Ｏ 利用 Ｉ 、
热失重 （ Ｇ） Ｔ 等手段对改性 粉体进 行了表 征； 采用机械搅拌 、 超声波方法对粉体进行 了分散实验 ， 通过沉 淀法 和分 光光度计 法对分散效果进行 了分析 。结果表 明： Ｈ ７ Ｋ ５ ０最佳水 解条件如下 ： ５０： ：乙醇体 积比为 ＫＨ ７ 水 １： ４，Ｈ值为 ４～６ 水解时间约为 ３ ｎ Ｉ １： ｐ ， ０ｍｉ；Ｒ和 Ｔ Ｇ分析显示 ， ５０与 ＳＯ ＫＨ ７ ｉ２粉体发生了表面接枝反应 ； ｌ ８ｈ后的沉降高度 、 透光率的数据证 明 ， 改性后粉体分散性 明显改善 ， 机械搅拌效果优于超声波分散 。
量取 ５ｍ Ｈ ７ 按 照 Ｋ ５０： 离子水 ： ＬＫ ５０， Ｈ７ 去
乙醇 的 体 积 比分 别 为 １：１：１ ， ８ １： ：５ ５ ， １： ｌ １： ４的配 比配制 水解 液 ’， 草 酸 １： ， １： ８用 Ｊ
和氢 氧化 钠调 节 ｐ Ｈ值 ， 匀 常 温水 解 ， 到水 解 混 得
研磨 ， 得到 改性 超微 ＳＯ 粉 体 。 ｉ 将 ４ｇ 性后 ＳＯ 改 ｉ 粉体 与 １０ｍＬＥ ０ Ｇ配制 成
超细微粒分散稳定性和表面改性研究
超细微粒分散稳定性和表面改性研究第一章粉末颗粒的分散粉体分散技术是近年来逐步发展起来的新兴边缘科学，随着超微粉体的分散性在科学研究及生产实践中的重要性逐渐被人们认知，粉体分散技术方面的应用日益广泛，遍及材料、冶金、化工、医药及食品等领域。
在化工领域内，如油墨、涂料、化妆品行业等，超微粉体颗粒的分散性及其分散的稳定性将会直接影响着最终产品的质量与性能；在材料学科领域内，纳米材料及复合材料制备的成功与否与超微粉体原料的分散稳定性息息相关。
在许多领域，超微粉体的分散已经成为提高工艺效率、提高材料产品的质量与性能等十分重要的技术手段。
粉末存在的状态主要有堆积态和悬浮态两种。
一般悬浮态粉末有四种悬浮体系：（1）固体颗粒在气相中的悬浮；（2）固体颗粒在液相中的悬浮；（3）液相颗粒在气相中的悬浮；（4）液相颗粒在另一互不相溶液体中的悬浮；当粉末颗粒的粒径很小时，极易在空气中粘结成团，特别是微米、亚微米级的超细粉末，以及纳米级的粉末。
这种现象对粉体的加工过程极为不利。
超细颗粒由于其尺寸小表面能高，位于表面的原子占相当大的比例，由于表面原子数增多，原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子具有高的活性极不稳定，很容易与其它原子结合使粉体极易团聚长大【1】。
粉末颗粒的粘结是由于颗粒间的各种作用力引起的，其中主要是范德华力和静电引力。
1.1颗粒之间的作用力1.1.1颗粒之间的作用力—范德华力a）小分子之间力作用距离极短，约为1nm，它是一个典型的短程力，与分子间距的7次方成反比。
b）极大量分子集合体构成的体系，如超细颗粒，随着颗粒间距离的增大，其分子间的作用力的衰减程度明显变缓。
这是因为存在着多个分子的综合作用之故。
超细颗粒间分子的有效间距可达50nm。
对于半径分别为R1、R2，的两个球体，分子作用力Fm为：Fm=−A6a2R1R2R1+R2对于球与平板:Fm=−AR12a2式中a为间距，A是Hamaker常数。
单位为J。
超细粉体表面改性研究进展
ｃ ｌｍｏ ｆｃ ｔ ｎ，ｍｉｒ ｎ ａ ｕ ａｉ ｎ ｍｏ ｉ ｃ ｔｏ ａ ｄｉ ａ ｉ ｉ ｏ ｃ ｏ ｅ ｃ ｐｓ ｌ ｔ ｄ ｆ ａｉｎ，ｈ ｇ ｎ ｒ ｙ ｍｏ ｉ ｃ ｔｏ ｏ ｉ ｉｈ ｅ ｅ ｇ ｄ ｆ ａｉｎ，ｐ ｅ ｉｉａｉ ｎ ｍｏ ｆｃ － ｉ ｒ ｃｐ ｔｔｏ ｄｉ ａ ｉ
超 细 粉 体 表 面 改 性 研 究 进 展
铁 生年 ， 李 星
（ 青海大学非金属材料研究所 ， 青海 西宁 ８０ １ ） １０ ６
摘要 ： 对 目前超 细粉体制 备和应 用 中存在 的 问题 ， 述 了近 年 来超 细粉 体 的表 面改性 方 法 ， 针 综 如表 面 包覆 改性 、 面化 学改性 、 械 力化 学 改性 、 囊式 改性 、 表 机 胶 高能 改性 、 淀 改性 等研 究进 沉 展， 介绍 了国 内超 细粉体 常 用的表 面改性设 备和表 面 改性剂 并指 出其 今后 的发展 趋势 ， 讨 了 探 影 响粉体表 面改性效 果的 因素 ， 同时对表 面改性技 术 的发展 前景进行 了展 望。
第２ ８卷 第 ２期 ２１ ０ ０年 ４月
Hale Waihona Puke 青 海 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ） Ｊｕｎ ｌ ｆ ｉｇａ Ｕ ｉｅｓｙ Ｎ ｔｒ Ｓｉ ｃ ） ｏ ｒａ ｏ ｎｈ ｉ ｎｖｒ ｔ（ ａ ｅ ｃ ｎ ｅ Ｑ ｉ ｕ ｅ
Ｖｏ Ｉ ８ Ｎｏ ２ ｌ２ ． Ａｐ ． ０１ ｒ２ ０
关键 词 ： 细粉体 ； 超 团聚 ； 面改性 ； 表 发展 趋 势 中图分 类号 ：Ｂ ２ Ｔ ３ 文献 标志 码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ６— ９ ６ ２ １ ） ２— ０ ６— ６ １０ ８ ９ （０ ０ ０ ０ １ ０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ｕｒ ａ ｅ ｍ ｏ ｉ ｃ ｔｏ ｆｕｌｒ — ｆｎｅ ｐ ｗｄ ｒ ｓ ａ ｃ ｏ ｒ ｓ ｆｓ ｆ ｃ ｄ ｆ ａ ｉ ｎ ｏ ｔ ａ — ｉ ｉ ｏ ｅ
超细粉体表面包覆和改性
改性方法
• 表面物理改性：超细粉体的表面物理改性 一般是指不用表面修饰剂而对超微粉体实 施表面改性的方法，包括电磁波、中子流 、α粒子、β粒子等的辐照处理、超声处理 、热处理、电化学处理、等离子体处理等 ，是很常用的超微粉体表面改性方法。
• 表面化学改性：超微粉体的表面化学改性 是指在原来单一组分的基元物质表面上， 均匀地引入一种或者是多种其他组分的物 质，以改变原来基元的基本性质的方法。 • 常见的有：表面吸附包覆改性、化学反应 包覆改性、微乳液法、胶囊化改性和化学 镀法等。
超细粉体表面特性
• 超细粉体表面的润湿性 • 超细粉体的表面电性 （颗粒与其他介质接触时，表面会有电荷转 移，这种转移往往正负电荷数量不一致， 从而产生电势差。） • 超细粉体的表面能
超细粉体表面改性
• 表面改性是指采用物理或化学方法对固体 颗粒进行表面处理，即根据应用需要有目 的地改变颗粒表面物理化学性质与表面形 态结构工艺。
Abstract
• The electrochemical properties of MmNi5type metal hydride powders produced by gas atomization were improved by acid surface modification. FIB specimen preparation followed by FEthe surface structure before/after surface modification. The original oxide layer of the surface was removed and a nickel rich layer was formed by acid treatment.
二氧化硅表面特性浅论超细滑石粉的表面改性和应用特性
二氧化硅表面特性浅论超细滑石粉的表面改性和应用特性摘要：由于滑石粉与高分子材料的性质存在较大差异，缺少亲和性，使其在高分子材料领域的应用受到限制。
为进一步改善其性能并拓宽其应用领域，必须对其粉体表面进行改性处理。
本文综述了采用不同种类改性剂对滑石粉进行表面改性的方法和改性滑石粉的应用性能，对促进滑石粉深加工开发具有指导意义。
关键词：滑石粉；改性剂；改性方法；应用特性1前言滑石是一种含水的层状硅酸盐矿物，其化学式为3MgO·4SiO2·H2O。
滑石的化学稳定性十分良好，耐强酸及强碱，同时还具有良好的电绝缘性能和耐热性。
滑石作为一种优良的功能原料和填料，在陶瓷、涂料、造纸、纺织、橡胶和塑料等行业得到广泛的应用。
滑石粉作为填料填充有机高分子材料，可改善制品的刚性、尺寸稳定性、润滑性，可防止高温蠕变，减少对成型机械的磨损，可使聚合物在通过填充提高硬度与抗蠕变性的同时，还可使聚合物的耐热冲击强度提高，可改善塑料的成型收缩率、制品的弯曲弹性模量及拉伸屈服强度。
随着现代工业的发展，对滑石粉的纯度、白度和细度提出了越来越高的要求，特别是超细滑石粉，在国内外市场上需求量很大。
但是，滑石粉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[1]，提高滑石粉与聚合物的界面亲和性，改善滑石粉填料在高聚物基料中的分散状态，这样滑石填料在复合材料中就不仅具有增量作用，还能起到增强改性的效果，从而提高复合材料的物理力学性能，使滑石得到更好的应用和扩大其应用领域。
2改性方法概述2、1改性的机理改性的机理是利用一些带有两性基团(亲油及亲水基团)的小分子或高分子化合物对进行复合的两种物质中的一种或两种进行表面改性，使其表面性质由憎水变为亲水或由亲水变为疏水，目的是使两种物质更好地结合。
一种高端覆铜板用超细复合硅微粉的改性方法[发明专利]
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专利名称：一种高端覆铜板用超细复合硅微粉的改性方法专利类型：发明专利
发明人：钮计芹
申请号：CN202010107841.8
申请日：20200221
公开号：CN111303667A
公开日：
20200619
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种高端覆铜板用超细复合硅微粉的改性方法，包括如下步骤：步骤一，将石英碎片和石英砂按照质量比5:1的比例投入连续运转球磨机，研磨介质为氧化铝球；调节引风通量在1～1.5万立方米每小时，通过高速分级机分离制得粒径分布不均的大颗粒硅微粉；过保障筛，制得1～3微米角型硅微粉粗粉；步骤二，将1‑3微米角型硅微粉粗粉倒入的反应容器中，点火熔融球化；步骤三，选用上述二步骤中球化硅微粉、氨基三乙氧基硅烷和六甲基二硅胺烷按质量比1:0.002～0.03：0.01比例混合于无水氯仿，在100～130℃反应4～24小时，冷却后离心分离，真空干燥制得改性超细硅微粉。
本发明使在覆铜板加工过程中有效增强硅微粉和酚醛树脂的相容性。
申请人：江苏海格新材料有限公司
地址：222000 江苏省连云港市东海县高新区光明路69号
国籍：CN
代理机构：连云港联创专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：谷金颖
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水
渗透时 接触角 间 /s / (° )
0.0
5.5
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液体石蜡 邻苯二甲酸二丁酯
渗透时 接触角 渗透时 接触角
间 /s /(° )
间 /s /(° )
46
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2.5
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关键词 超细硅微粉 表面改性 石英尾砂 矿产综合利用 中图分类号：TB321;TD985 文献标识码：A 文章编号：1000-8098(2009)04-0014-03
Study on Surface Modification of Super-fine Quartz Powder
Wang Chuanhu Ge Jinlong Zeng Xiaojian ( Laboratory of Chemistry and Materials Science Bengbu College, Bengbu, Anhui 233030 ) Abstract Taking quartz tailing as raw materials of super-fine quartz powder is an effective approach for comprehersive utilization. To improve the properties and extend the application field of the super-fine quartz powder，surface modification with YDH-550 was studied in this paper. The optimal conditions were determined by parameters of oil absorption rate, activation index and wet-out time. The results showed that the best application amount of YDH-550 is 1.5%. The FTIR results suggested that surface modifier was chemical bonding with quartz powder and TEM investigated that the surface of quartz powder was passived after modified. Key words super-fine quartz powder surface modification quartz tailing comprehersive utilization
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[4] 李金涛，林金辉 . 粉石英表面改性及其效果的表征 [J]. 非金属矿， 2004，27(3)：16-17.
[5] 杨华明，谭定桥，陈德良，等 . 活性粉石英的制备及应用 [J]. 非金属 矿，2002，25(5)：33-34.
图6 改性后超细硅微粉的红外光谱图 2.6 透射电镜分析 图 7 为未改性的超细硅微粉的 透射电镜图像，从图 7 可看出，超细硅微粉的颗粒为
参考文献：
[1] 陈建强，陈清，陈晓虹，等 . 硅微粉的表面改性及其在环氧树脂浇铸 件中的应用 [J]. 浙江化工，2004，35(8)：6-7.
[2] 苏宪君 . 超细硅微粉在塑料、橡胶及涂料中的应用 [J]. 中国粉体技 术，2003(5)：43-46.
的渗透时间长表明疏水性好，亲水性差，与有机溶剂
的渗透时间长说明疏水性差，亲水性好 [8]。
超细硅微粉改性前后的渗透时间，见表 1。表 1
中显示改性后试样在液体石蜡和邻苯二甲酸二丁酯
中的渗透时间都有所降低，随着改性剂用量增加，渗
透时间逐渐降低。
表1 偶联剂用量对超细硅微粉渗透时间和接触角的
影响
偶联剂 用量 /%
粉石英和硅微粉的表面改性研究较多 [4~6]，由石 英岩或石英尾砂制备的超细硅微粉的改性少见报道。
在前人工作的基础上，本实验采用硅烷偶联剂 YDH-550 为改性剂，对用石英尾砂作原料生产的超细
硅微粉进行表面改性研究。 1 实验部分 1.1 原料 超细硅微粉，由安徽凤阳某企业提供； 密度 2.46g/cm3，松散密度 0.82g/cm3；化学成分 (wt%) 为：SiO2，99.05；Al2O3，0.20；Fe2O3，0.12；CaO，0.08； MgO，0.06；R2O，0.05；Loss，0.15。 粒 径 分 布 见 图 1， D50 为 1.86μm，D90 为 4.22μm，比表面积为 7.51m2/g。 XRD 测试见图 2，在晶面间距 (d)0.4251nm、0.3343nm、
安徽省凤阳县已初步探明石英岩储量 50 亿 t，远 景储量 100 亿 t，该县石英砂加工企业众多，石英砂年 产量 500 万 t，年产生石英尾砂 100 万 t。因石英尾砂 粒度细、杂质含量较高，用途受到很大限制，给矿区环 境造成巨大压力，其综合利用已迫在眉睫。
为了综合利用矿产资源，变废为宝，当地某企业 利用石英尾砂作原料，通过振动磨生产超细硅微粉， 产品规格 400 目 ~5000 目。该产品可用于陶瓷、玻纤、 保温材料、耐火材料等领域；因该法生产的超细硅微 粉为石英晶型粉末，表面极性强、分散性较差，严重影 响其使用范围。通过表面改性，将矿物表面原有的极 性改为非极性，改善硅微粉与有机高分子的亲和性、 相容性以及流动性、分散性，可提高有机复合材料的 机械性能 [1]，能广泛用于塑料、橡胶、胶粘剂、油漆、涂 料、电绝缘封装材料等领域 。 [2,3]
图1 超细硅微粉粒径分布图
收稿日期：2009-05-31 基金项目：安徽省高校省级自然科学研究项目(2006KJ154B)；安徽 省凤阳县科技计划项目(200801)。
- 14 -
2θ/(°)
图2 超细硅微粉的XRD图
第32卷第4期
非金属矿
2009年7月
0.2454nm、0.2340nm、0.1817nm、0.154nm 等 处 出 现 很 强的 α 石英的特征峰。 1.2 试剂与仪器
图3 吸油率与偶联剂用量关系 呈极性状态亲水性好，且具有较大的相对密度，易自 然沉降，活化指数低；改性后试样表面呈非极性，疏水 性增强，活化指数增大。图 4 显示，在改性剂用量大 于 1.5% 后，活化指数增大趋缓。
2.3 改性对超细硅微粉渗透时间的影响 渗透时间 可以表征改性试样与水或者有机溶剂的相溶性，与水
326
518
461
谱分别见图 5、图 6。改性前试样在 1088.0cm-1 为 SiO-Si 的反对称伸缩结构，799.0cm-1 为 Si-O-Si 的对称
伸缩结构吸收峰，为硅微粉的特征振动吸收峰 [9]。改 性后试样在 1379.9cm-1~1867.1cm-1 波数范围出现明 显的新的振动吸收带，其中 1504.9cm-1 和 1540.1cm-1 出现亚甲基的吸收峰，1650.1cm-1 为 C=C 的伸缩振动， 1700.2cm-1 为 C=O 的吸收峰，表明改性剂键合到硅微 粉的表面。在 3563.3cm-1~3907.8cm-1 为硅羟基的伸
邻苯二甲酸二丁酯，无锡亚盛化工有限公司； 液 体 石 蜡，无 锡 亚 盛 化 工 有 限 公 司；硅 烷 偶 联 剂 YDH-550，化学名称：γ- 氨丙基三乙氧基硅烷，南京裕 德恒硅烷偶联剂厂。
LS908(A) 型激光粒度仪，珠海欧美克科技有限 公司；TD-3000 X 射线衍射仪，丹东通达仪器有限公 司；Nicolet Nexus 470 傅立叶变换红外光谱仪，美国 Thermo Nicolet 公司；JEM-2000E 透射电镜，日本电子 株式会社；NDJ-5 旋转黏度计，上海昌吉地质仪器有 限公司；JJ-1 电动搅拌器，金坛市友联仪器研究所。 1.3 改性方法 将一定量超细硅微粉加入到三口烧 瓶中，预热，加入 1∶1 的氨水，调节 pH=8.5 左右， 控 制温度于 120℃预热 2h 脱除水分，90℃下加入硅微粉 不同质量分数的硅烷偶联剂 YDH-550 进行表面改性， 高速搅拌 90min 后，120℃干燥。 1.4 改性效果表征 1.4.1 吸油率的测定：准确称取 5.0g 样品于表面皿 上，用滴管滴加邻苯二甲酸二丁酯，并用调刀调匀，当 粘结成团块刚好涂敷粘于表面皿上而无裂纹和碎片 为止，称重，计算此时用邻苯二甲酸二丁酯量，换算成 100g 超细硅微粉吸油值。 1.4.2 活化指数的测定：准确称取试样 4.0g，置于 100ml 带盖刻度量筒中，加入适量蒸馏水，振荡，静置， 待体系稳定后，移取水面上漂浮部分，干燥，精确称 量，计算活化指数。
<90
综合吸油率、活化指数、渗透时间等指标，并综合
考虑经济成本等因素，选定改性剂用量为 1.5% 较为
理想。
2.4 改性对超细硅微粉分散性的影响 颗粒在有机 材料中的分散性与其有机溶剂中的黏度有相关性，超
细硅微粉改性前后在有机溶剂中黏度的变化，见表 2。
显示改性后试样在液体石蜡和邻苯二甲酸二丁酯中
缩振动吸收，表明改性后试样表面有硅羟基的生成。
半自形 - 不规则的粒状结构，具有四面体的晶体特征， 表面较尖锐，棱角明显，这主要是由于硅微粉在粉磨 时形成的。图 8 为改性后超细硅微粉的透射电镜图 像，对比显示改性后颗粒棱角有所钝化。
图8 改性后超细硅微粉的TEM图 3 结论
1. 用硅烷偶联剂 YDH-550，对以石英尾砂为原料 生产的超细硅微粉进行了表面改性，从超细硅微粉的 吸油率、活化指数、渗透时间等指标来选择改性条件， 研究发现改性剂 YDH-550 用量为 1.5% 效果较好。