粉体改性机
表面改性
层材料的光,电,热,化学性能等来表征表面改性的效果。
纳米二氧化硅的表面改性
由于纳米二氧化硅的粒径小、比表面大、比表面能高 ，表面带有羟基，呈亲水性，所以能否发挥其在复合材料 中的作用关键在于它的分散和与聚合物的复合。当二氧化 硅表面未经改性，与聚合物共混、共聚或接枝时，纳米二 氧化硅容易团聚，与聚合物产生相分离或发生相反转。所 以，对其进行改性是解决纳米二氧化硅团聚，制备无机有 机纳米复合材料的重要步骤。 二氧化硅的表面未经改性，体系的粘度较大，经表面 改性后，即使二氧化硅的含量高达35%（质量分数）时， 体系的粘度仍适中。 加入改性二氧化硅的复合材料的存 储模量大约是未加改性剂的2倍，丙烯酸酯的粘弹性及耐 磨性随二氧化硅含量的增加而提高。但如果纳米二氧化硅 加入过量，也会导致体系粘度增加。一般在30%~35%.
应用：
广泛应用于机械工业、国防工业航空航天领域,通过表 面改性可以使材料性能提高,产品质量提高,降低企业成 本.在提高零部件的使用寿命和可靠性,提高产品质量,以 及节约材料,节约能源等方面都有着十分重要的意义。
工艺：
表面改性工艺依表面改性的方法、设备和粉体制备方 法而异。目前工业上应用的表面改性工艺主要有干法工 艺、湿法工艺、复合工艺三大类。
表面改性方法
到填料表面改性的工艺。 反应，对粉体颗粒表面进行包覆，使颗粒表面改性的方 法。
面形成一层和多层包覆膜，以改善粉体表面性质。
物理涂覆：利用高聚物或树脂等对材料表面进行处理以 达
化学包覆：利用有机物分子中的官能团与填料表面发生化学
沉淀反应：通过无机化合物在颗粒表面沉淀反应，在颗粒表
插层改性：利用层状结构的粉体颗粒晶体层之间结合力较弱
反应,并且烷氧基硅烷价格较高,在乳液聚合中易形成凝胶
SLG 型连续式粉体表面改性机应用研究
SLG型连续式粉体表面改性机应用研究郑水林1李 杨2骆剑军31.中国矿业大学北京校区，北京 100083；2.北京工业大学；3.江阴市启泰非金属工程有限公司摘 要：在论述粉体表面改性设备应具备的工艺特性的基础上，介绍了新研制开发的SLG型连续式粉体表面改性机的结构、工作原理、性能特点以及在重钙、轻钙、纳米氧化锌、纳米碳酸钙、煅烧高岭土等无机粉体表面改性中的应用。
工业应用结果表明，SLG型连续式粉体表面改性机对粉体和表面改性剂具有良好的分散性，能使它们充分和机会均等地接触，对粉体，特别是对超细粉体和无机纳米粉体的表面改性或处理效果较好，且能耗低、无粉尘污染、操作简单、运行平稳。
关键词：粉体 表面改性 改性机 超细粉体 纳米粉体在现代有机/无机和无机/无机复合材料中，广泛应用各种无机粉体原(材)料。
这些粉体原料的分散性及与有机基料或其它无机组份的相容性，对复合材料的性能，尤其是力学性能有重要的影响。
而且，随着粉体制备技术向亚微米及纳米尺度推进，解决粉体的团聚问题就成为其应用的关键。
此外，随着对粉体材料功能性要求的提高，粒子表面性能的优化和设计也越来越重要。
因此，现代粉体材料，尤其是超细和纳米粉体材料的表面改性或表面处理技术，已成为重要和必需的粉体深加工技术之一。
粉体的表面改性或表面处理技术，包括表面改性方法、工艺、表面改性剂及其配方、表面改性设备等。
其中在表面改性工艺和改性剂配方确定的情况下，表面改性设备的优劣就成为粉体表面改性或表面处理的关键。
性能好的表面改性设备应具备以下基本工艺特性：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接触或作用机会均等；③改性温度可调；④单位产品能耗低；⑤无粉尘污染；⑥操作简便、运行平稳。
我国粉体表面改性技术的发展较晚，在2000年之前基本上无专业化的表面改性设备。
除湿法改性之外，干法改性大多采用塑料加工行业的高速加热混合机或其它带导热油加热的混合设备。
由于不是针对粉体表面改性处理，尤其是不是针对超细和纳米粉体表面改性设计的，这些设备难以满足超细粉体表面改性的要求。
PSC
条 件 下 分 散 到 高 岭 土 中 ， 高 岭 土 表 面 产 生 吸 附 在
和 包覆 作 用 ， 现 表 面 改性 。 实
收 稿 日 期 ：０ ２—０ ２０ ４—０ ５
・
２７ ・
维普资讯
・
技术经验 ・
Ｉ Ｍ＆Ｐ 化 Ｉ 矿 物 与 加 Ｉ
改 性 筒 容 积 ： ８ Ｌ； １０
工 作 温 度 ：４ ℃ ； １０
２０ ０ ２年 第 ７期
性 筒 ， 其 内部 １ ０支 搅 拌 棒 均 匀 拌 合 下 ， 性 剂 在 ２ 改 与物 料 充 分 接 触 ， 转 子 的 旋 转 呈 流 态 化 蜗 螺 运 随
行 ， 助简体加热迅速改性成 膜及球化 处理， 借 包覆 均 匀 、 固 。 在 主 机 出 口处 装 有 ２ 牢 ４支 冲 击 锤 ， 以 利 于 处 理 后 的 粉 体 分 散 ， 而 保 证 了颗 粒 间 不 出 从 现 粘 结 现 象 。 改性 产 品 经 旋 风 筒 和 布 袋 收 集 器 风 冷 收 集 后计 量 包 装 。 工 艺 流 程 见 图 １ 。
维普资讯
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技术经验 ・
文 章 编 号 ：０ ８—７ ２ ２ ０ ） ７—０ ２ １０ ５ ４｛０ ２ ０ ０ ７—０ ２
Ｉ ＆Ｐ化 Ｉ矿 物 与 加 ｚ Ｍ源自２０ ０ ２年 第 ７期
Ｐ Ｃ连 续 煤 系 高岭 土 粉 体 改 性 机 组 Ｓ
汪志 国
煤 系高 岭 土 是 一 种 与 煤 炭 伴 生 的 粘 土 类 矿 物 ， 高 岭 石 族 矿 物 为 主 ， 过 提 纯 除 杂 、 湿 超 以 通 干 细 磨 、 烧 脱 炭 增 白等 加 工 工 艺 后 ， 泛 应 用 于 造 煅 广 纸 、 瓷 、 料 、 料 、 胶 等 行 业 。 煤 系高 岭 土 是 陶 涂 塑 橡
中国无机粉体表面改性技术发展现状
中国无机粉体表面改性技术发展现状郑水林（中国矿业大学北京校区北京 100083）摘要：目前应用的表面改性工业主要有干法工艺、湿发工业、复合工艺三大类；表面改性设备部分是从化工、塑料、粉碎、分散等行业中引用过来的，专用粉体表面改性设备的开发始于20世纪90年代后期；表面改性剂主要有偶联剂、表面活性剂、有机低聚物、不饱和有机酸、有机硅、水溶性高分子以及金属氧化物及其盐等；表征技术有直接表征和对表面改性粉体应用性能的表征两种。
本文综述了中国无机粉体表面改性技术的现状并对其主要发展趋势进行了分析和展望。
关键词：无机粉体表面改性改性剂改性机前言以硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、氧化物、氢氧化物、碳化物等为主要成分的无机粉体及其复合无机粉体是一类在现代工业、农业、建筑、交通运输、航空航天、环保等领域得到广泛应用的新材料。
这类新型无机粉体材料除了粒度微细且分布合理外，另一个重要特征是表面性质依用途不同进行了表面改性或优化处理，其目的是改善粉体的应用性能，如提高无机粉体的分散性、与复合材料中基料的相容性、改善材料的电性、热性、光性、耐侯性、化学稳定性以及改善复合材料的力学性能等【1】。
在复合材料迅速发展的现代社会，作为复合材料填料的无机粉体已逐渐成为复合材料不可或缺的重要组成部分。
无论是有机/无机复合材料还是无机/无机复合材料，粉体的表面特性，特别是超细粉体和纳米粉体的表面特性，是影响材料性能的关键因素之一。
其它诸如涂料或涂层材料吸附与催化材料等，粉体的表面性质都是决定其材料性能的关键因素之一。
正因为如此，粉体表面改性或表面处理技术已成为粉体加工技术的重要组成部分之一。
中国在这一领域虽然起步较晚，但近二十年来，尤其是近十年来，也有了较快发展【2】。
表面改性技术的主要组成部分是表面改性工艺、设备、表面改性剂及其配方、应用和表征技术等几方面，本文以工业化表面改性或表面处理技术为基点，简要回顾总结我过无机粉体表面改性技术的发展现状及其发展趋势。
粉体等离子活化机的活化作用
粉体等离子活化处理的介绍粉体粉末表面活化设备-粉体改性机的目的：★改善粉体粒子与其他物质之间的相容性。
★改善或改变粉体粒子的分散性★提高附加值，保护环境★赋予新功能：改善耐久性，如耐药、耐光、耐热、耐候性等；着色力，遮盖力，耐侯性，耐热性★控制释放★提高颗粒表面活性；★使颗粒表面产生新的物理、化学和力学性能及新的功能，从而提高粉体的附加值；要解决超细粉体的团聚问题，提高其分散性、流变性，最有效的方法就是对粉体的表面进行改性处理。
等离子体改性技术在改进粉体材料表面处理方面的应用主要有三方面：等离子体处理改进粉体分散性、改进界面结合性能、改进粉体表面性能。
让我们先了解下究竟什么是低温等离子体：等离子体又名电浆，处理是指非聚合性气体的等离子体对粉体颗粒表面的物理的或化学的作用过程。
处理中，等离子体中的自由基、电子等高能态粒子与粉体颗粒的表面作用，通过刻蚀与沉积作用发生降解和交联等反应，在粉体颗粒表面产生极性基团、自由基等活性基团，从而可实现其亲水化等处理。
低温等离子体是在特定条件下使气体部分电离而产生的非凝聚体系，其整个体系呈电中性，有别于固、液、气三态物质，被称作物质存在的第四态。
具体来说低温等离子体主要由以下几部分组成：中性原子或分子、激发态原子或分子、自由基、电子或负离子、正离子以及辐射光子。
粉体表面改性设备产品优势：1.连续运行生产，处理量大，产品稳定。
2.处理后包覆完全，活化指数高。
3.分散效果好，改性产品不团聚，不返粗。
改进粉体分散性：由于粉体的表面效应,导致粉体很容易团聚，通过等离子体处理，可使粉体表面包膜或接枝，而产生粉体间的排斥力，使得粉体间不能接触，从而防止团聚体的产生，提高粉体分散性能。
4.生产效率高，单位能耗低十九年专注材料表面清洗/活化/刻蚀/抛光/涂层/改性，改性能力强，对设备有特殊要求，性价比高，经久耐用的等离子表面处理设备， GDR-PLASMA！。
粉体表面改性
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;
粉体工程粉体表面改性
• (2)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 电性能及点阻率；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。
变为新生表面的表面能。 粉体的表面能与以下两点关系很大： （1）表面改性剂和粉体表面的作用 （2）粉体的应用性能； 通常：表面能越高，吸附性越强，越容易团聚，越
不易在高聚物中均匀分散。对无机填料进行有机 表面改性实际上就是降低其表面能，使其不产生 团聚。
四 粉体表面的主要物理化学性质
3、表面润湿性； 接触角。杨氏方程。
• 与粉体应用及表面改性有关的粉体表面及界面特性主 要有：比表面积、表面能、表面化学组成、晶体结构、 官能团、表面润湿性、表面电性、孔隙结构和孔径分 布等。
• 1、比表面积； • 单位质量的表面积，单位为m2/g或cm2/g。是确定表
面改性剂用量的主要依据之一。比表面积越大，达到 同样包覆率所需的表面改性剂的用量就越多。 • 设Sw代表粉体物料的比表面积，d代表颗粒粉体物料 的平均直径，则有以下关系存在： Sw=K/ρd
举例：纳米TiO2/硅藻土
制备工艺
提纯
硅藻土
制浆
水解
沉淀反应
洗涤过滤
干燥
煅烧
配制
钛的无机化合物
样品
实验室改性装置
SEM表面形貌
TEM剖面分析
A
B
0.9μm
250 nm
40 nm
0.6μm
0.9μm
2.粉体表面改性方法
• 2.4机械力化学
• 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
非金属矿物粉体表面改性技术
Ｐ ｏｅ ｔ＆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｒｊｃ ｅ ｈ ｏｏ ｙ
非 金属矿 物 粉体 表 面改性 技 术
本 项 技 术 成 果 包 括 干 法 连 续 表 面 改 性 技 术 、 ＳＬＧ 型 该项 技术成果 已于 ２ ０ ０ ７年 ３月 ｌ ３通 过 了 中 国 建 １ ７
连 续 粉 体 表 面 改 性 机 ， 湿 法 表 面 改 性 技 术 ； 煅 烧 高 岭 土 筑 材 料 工 业 协 会 组 织 的 技 术 成 果 鉴 定 （ 材 鉴 字 ［ ０ ７ 建 ２０ 】
改 性 温 度 可 以 根 据 需 要 方 便 调 节 ， 可 达 到 １３０ ～ 铝和超 细 氢氧化 镁、超 细二 氧化硅 （ 白炭黑） 、超 细绢 云母 粉 、 ｌ ４０℃ ； ④ 可 以 在 一 机 上 实 现 二 种 以 上 改 性 剂 的 复 合 改 超 细 硅 藻 土 、 氧 化 铁 红 等 的 湿 法 表 面 改 性 研 究 开 发 ， 部 分 已
性和二 种以上粉体 的复合改 性。 该项技术及 Ｓ ＬＧ连 续 粉 体 表 面 改 性 机 已 有 ｌ ０多 台 ０
在工 业上 得到 了应 用 。 湿法 表面 改性 工艺 适用 于湿 法制 备无 机超 细粉 体工 艺 ，
（ ）应 用 于 超 细 轻 质 碳 酸 钙 、超 细 重 质 碳 酸 钙 、超 细 高 特 别是 １ ｉ 以下无 机超 细和纳 米粉体 ，如超 细和 纳米碳酸 套 Ｔ Ｉ 自度 煅 烧 高 岭 土 、滑 石 粉 等 非 金 属 矿 物 超 细 粉 体 的 表 面 钙 、超 细重质 碳酸 钙、超 细氢 氧化铝 和氢 氧化镁 、超 细二氧
０ ，并 获 ２ ０ ０ ７年 建 筑 材 料 科 学 技 术 进 步 奖 二 等 表 面 改 性 技 术 ， 陶 瓷 颜 料 表 面 改 性 技 术 ，纳 米 粉 体 的 表 第 ０ ３号 ） 面 改 性 技 术 、 硅 灰 石 矿 纤 的表 面 改 性 等 。
粉体表面改性设备
粉体表面改性设备中国粉体表面改性设备种类很多，例如高速混合机、捏合机、密炼机、开炼机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机等，但这些设备大多从化工机械借用过来。
存在许多严重问题，针对这些问题，近年来有了许多改进和进展，本文重点介绍引进国外机型和对高冷搅机组进行的改进。
现状粉体表面改性设备，主要担负三项职责，一是混合，二是分散，三是表面改性剂在设备中熔化和均匀分散到物料表面，并产生良好的结合。
由于混合物的种类和性质各不相同，混合、分散和表面改性要求的质量指标也不相同，因而出现多种性质不同的改性设备，而这些设备又多为借用，因而并不能很好地完成改性任务。
主要使用的改性设备为：•重力混合器•气动混合器•转鼓式混合机•v型混合机•Z型混合机•高速混合机及高速混合机和冷却混合机组(简称高冷搅机组)•开炼机•密炼机•混炼型单螺杆挤出机，布斯混炼机•双螺杆挤出机以及静态混合器，空腔混合器，和拉伸混合器等。
这些设备存在的主要问题是：①多数是间歇式的，连续式设备如单、双螺杆挤出机大都是直线运动式，混合效果差。
存在产量低，能耗大，工人劳动强度高，易造成环境污染等问题。
②升温慢，改性时间长，相反改性剂用量大，改性效果差。
③比较而言，高冷搅机组价格低、耐用、易操作、改性效果好。
④与国外设备相比，差距明显，主要表现在连续性和改性效果方面。
可以说，中国的粉体表面改性设备的落后，严重制约表面改性深加工技术的发展。
已经到了非改不可的地步。
从90年代开始，一些科技人员就着手对改性设备进行改革、到2002年已经取得阶段性成果。
这些阶段成果包含两个方面：①引进国外连续改性机型②对高冷搅机组进行改革引进国外机型引进、吸收、消化国外先进设备，是现阶段我们的主要手段之一。
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
碳酸钙粉体表面改性技术现状与发展趋势
对于同一种碳酸钙填料，使用不同的偶联剂进 行表面改性处理，填充后的效果也会有所差别。表２
表１ 锆铝偶联剂改性对碳酸钙填充聚丙烯力学性能的影响
在Ａ Ｐ Ｐ 母料这一体系中，碳酸钙粒子四周被无 规聚丙烯包覆，即碳酸钙粒子均匀地分散在无规聚 丙烯基料中。理论上，填充的碳酸钙越多越好，即 假想厚度越小越好。但实际厚度取决于工艺设备及 操作条件。
用聚乙烯蜡或聚乙烯代替无规聚丙烯作基料与 活性碳酸钙填充复合即可制备聚乙烯蜡碳酸钙母料 填料和聚乙烯碳酸钙母料填料。
可以直接以固体粉状添加，用量依粉体的粒度大小或 比表面积而定，一般为碳酸钙质量的０ ． ８ ％ ～１ ． ２ ％ ； 在高速混合机、卧式桨叶混合机及其他可控温混合 机中进行表面包覆改性时，一般为间歇操作，首先 将计量和配制好的物料和硬脂酸一并加入改性机 中，搅拌混合１５～６０ｍｉｎ即可出料包装，硬脂酸的用 量为碳酸钙质量的０ ． ８ ％ ～１ ． ５ ％ 左右，反应温度控制 在１００℃左右。为了使硬脂酸更好地分散和均匀地与 碳酸钙粒子作用，也可以预先将硬脂酸用溶剂（ 如无 水乙醇） 稀释。改性时也可适量加入其他助剂。
聚合物表面包覆改性碳酸钙的工艺可分为两 种，一是先将聚合物单体吸附在碳酸钙表面，然后 引发其聚合，从而在其表面形成聚合物包覆层；二 是将聚合物溶解在适当溶剂中，然后对碳酸钙进行 表面改性，当聚合物逐渐吸附在碳酸钙颗粒表面上 时排除溶剂形成包膜。这些聚合物定向吸附在碳酸 钙颗粒表面，形成物理、化学吸附层，可阻止碳酸 钙粒子团聚，改善分散性，使碳酸钙在应用中具有 较好的分散稳定性。
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。
纳米粉体表面改性技术及应用
开发与应用纳米粉体表面改性技术及应用3李爱元 徐国财 邢宏龙(安徽理工大学化学工程系,232001)摘 要 纳米粒子易严重团聚,为了有效使用纳米粉体,纳米粉体表面改性成为纳米粉体研究的重要内容。
文中论述了纳米粒子的表面改性机理、表面改性剂、表面改性方法和改性的应用。
关键词 纳米材料,纳米粒子,表面改性,改性应用Surface-modif ied technique for nanoparticles powderLi Aiyuan Xu Guocai Xing Honglong(Department of Chemical Engineering,Anhui University of Science and Technology,Huainan232001)Abstract Nanoparticles powder possesses strongly accumulation due to nanoaction energy of nanosizes powder it2 self.It is necessary for nanoparticles powder to be modified surface of nanoparticles in order to make full use of outstanding effect of nanosize materials.Surface-modified techniques of nanoparticles,including mechanism,surface-modifier of sur2 face modification,methods and application of nanoparticles powder modified,are reviewed in the paper.K ey w ords nanomaterial,nanoparticle,surface modification,modification application 在制备纳米复合材料的过程中,一方面纳米粒子比表面大、表面能高,纳米粒子很容易团聚;另一方面纳米粒子与表面能比较低的基体的亲和性差,二者在相互混合时不能相溶,导致界面出现空隙,存在相分离现象。
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。
粉体表面改性设备主要类型及特点
粉体表面改性设备重要类型及特点粉体表面改性设备，重要担负3项职责：一是混合；二是分散；三是表面改性剂在设备中熔化和均匀分散到物料表面，并产生良好的结合。
我国粉体表面改性设备大多数是从化工机械中借用过来的，因而并不能很好地完成改性任务。
而专用粉体表面改性设备的开发始于20世纪90时代后期。
目前表面改性机重要有：（1）PSC系列粉体表面改性机。
PSC系列粉体表面改性机是表面化学改性的专用设备，它具有设计先进、科学、能连续生产、产量高、能耗低、自动化程度高、工人劳动强度低、无粉尘污染、且表面改性剂用量少、包覆率高等特点。
（2）复合式粉体连续改性系统。
复合式粉体连续改性系统是引进日本技术经消化、汲取生产的新型表面改性设备，适用于年产3000～5000t改性粉体的企业。
其重要特点：连续运行；改性均匀，节省了药剂；采纳导热油加热，可避开自摩擦升温慢和电能的挥霍；密封性好，无粉尘污染。
（3）SLG型三筒连续粉体表面改性机。
该改性机是引进瑞典AGMW 公司三筒高速猛烈混合表面改性机（HSTP一3／1000而研制的），定名为SGL型三筒连续粉体表面改性机。
该改性机连续生产、自动加料、操作简单、处理本领大，特别适合用硬脂酸类、各种偶联剂等对碳酸钙、滑石、云母、高岭土、石英、硅灰石等非金属矿物填料进行连续表面改性处理。
江阴市启泰非金属工程有限公司和中国矿业大学（北京）于1997年共同研制开发了一种集粉体表面改性、混合、解聚于一体的非金属深加工设备SLG型粉体表面改性机，经过十几年的不断完善、改进，目前已在国内500多家粉体企业得到成功应用，并出口到俄罗斯、马来西亚等十几个国家和地区。
（4）半自动猛烈混合改性机组。
半自动猛烈混合改性机组的最大特点是利用电子秤全自动计量，使高速混合机的加料实现了远距离自动操作，大大降低了人工劳动强度和人工计量不准的偏差，同时设备间采纳密封的管道联接，防止粉尘污染。
超细粉体高冷搅机组改性机超细粉体新型高冷搅机组改性机已经生产出2L+6L试验室机组。
无机粉体填充改性热塑性塑料机理探讨
２４ ．
一
表面官能 团理论 主要从研究 界面化学 作用起步 ， 考察复 合材料 的表面特性 。一般地讲 ， 如果无机粉体 与高分 子界面
子树 脂间的相容性 、 无机粉体 粒径 等。 同时综 述 了复合材料 的微观 相界 面设计 与调控技 术。通过 对无机粉 体的表
面性 能进 行优 化 与 改进 ， 可设 计 并 制造 出性 能 更 加 优 异 的 复合 材 料 。 关键 词 无机 粉 体 填充改性 界 面特 性 热 塑 性 塑 料 ２ 界 面 特 性 的 影 响 因素
２ ２ 高分 子 树 脂 的 极 性 ．
多组分材料 的复合是 改善 和提高材 料强度 和韧性 的最 有效
方法 。
１ 无机粉体 填充改性机理
目前 ， 机粉体 已经从传统意义上 的填充剂扩展 成为性 无
能改性剂和功能性 助剂 。研 究认 为 决定 复合 材料性 能 的主要 因素是界 面特 性 （ 粘结 强度 ， 理 、 学效 应 ， 物 化 厚度 ）
２ ３ 无 机 粉 体 与 高分 子 树 脂 间的 相 容 性 ．
１ １ 表 面形 态理 论 ．
表面形态理论 主要 从无机 粉体表 面 的物 理状 态去 考察 界面特性 ， 理论认为无机粉体表面 的几何不均匀性 对复合 该 材料 的粘结强度起 主要作 用。不 同种 类 的无 机粉 体具 有不 同的几何形状 ， 如片状 、 球状 、 近似球状等 ； 无机 粉体 的形 态 、
连续粉体表面改性机[实用新型专利]
![连续粉体表面改性机[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/87c15ff7a76e58fafbb00327.png)
专利名称：连续粉体表面改性机专利类型：实用新型专利
发明人：骆剑军,郑水林
申请号：CN200920299497.6申请日：20091222
公开号：CN201614359U
公开日：
20101027
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种连续粉体表面改性机，适用于对无机非金属矿粉填料进行表面改性。
包括机架(1)、改性筒(2)、进料口(4)、出料口(6)、主轴(5)、动力装置(7)、转子(9)、定子(10)和喂料机构(3)，改性筒(2)装置于机架(1)上，改性筒(2)由多个改性腔(8)连接而成，各个改性腔(8)相通，每个改性腔(8)内均设置有主轴(5)，每个主轴(5)分别与各自的动力装置(7)相连接，进料口(4)和出料口(6)分设于第一个改性腔和最后一个改性腔的上端，进料口(4)与喂料机构(3)相连，所述主轴(5)上固定连接有若干转子盘(11)，转子(9)有若干排，若干排转子(9)固定在转子盘(11)上，改性腔(8)内壁面上连接有若干排定子(10)，定子位置与转子位置交叉设置。
本实用新型能连续化生产、处理量大、生产效率高、单位能耗低及操作环境好。
申请人：江阴市启泰非金属工程有限公司,中国矿业大学(北京)
地址：214416 江苏省江阴市祝塘镇文林文西路6号
国籍：CN
代理机构：江阴市同盛专利事务所
代理人：唐纫兰
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粉体改性机
氧化锌、氧化铝、氢氧 5、物料负压运行，密封性好，粉尘不泄漏，基本无污染，操作环境好，劳动强度低。
本机组完成粉体表面处理主要借助于三个成品字形的改性筒，干燥的粉体和经过精确计量的药剂，同时进入改性筒，随转子的高速旋
化镁、硫酸钡、伊利石、 转呈流态化蜗螺运行，借助高速运行粉体对撞、磨擦、剪切及高速转动的转子所产生的热量迅速改性成膜。
那么粉体改性机能做什么呢？
粉体改性机对于重、轻质碳酸钙、各类高 岭土、滑石、硅灰石、石英粉、云母、白 炭黑、钛白粉、氧化锌、氧化铝、氢氧化 镁、硫酸钡、伊利石、叶腊石、透闪石等， 均有很好的表面改性效果。 用于粉体分散表面改性及成膜处理。
其实白云石只是改性机 粉体改性机工作流程
粉体改性机可以改性的物料
能改性物质的其中一种， 5、物料负压运行，密封性好，粉尘不泄漏，基本无污染，操作环境好，劳动强度低。
7、独立的流体、非流体加药系统，连续稳定均匀。
他还可以改性重、轻质 1、甲浦瑞改性机能连续运行生产，处理量大，适合各种规模的工业化生产。
粉体改性机工作流程
叶腊石、透闪石等，均 粉体改性机对于重、轻质碳酸钙、各类高岭土、滑石、硅灰石、石英粉、云母、白炭黑、钛白粉、氧化锌、氧化铝、氢氧化镁、硫酸 有很好的表面改性效果。 钡、伊利石、叶腊石、透闪石等，均有很好的表面改性效果。
粉体改性机可以改性的物料 粉体改性机工作流程 1、甲浦瑞改性机能连续运行生产，处理量大，适合各种规模的工业化生产。 7、独立的流体、非流体加药系统，连续稳定均匀。 2、改性药剂的使用率高，用量小，粉体包覆率和活化指数高，能耗低。 粉体改性机可以改性的物料 5、物料负压运行，密封性好，粉尘不泄漏，基本无污染，操作环境好，劳动强度低。
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本机组完成粉体表面处理主要借助于三个成品字形的改性筒，干燥的粉 体和经过精确计量的药剂，同时进入改性筒，随转子的高速旋转呈流态化蜗 螺运行，借助高速运行粉体对撞、磨擦、剪切及高速转动的转子所产生的热 量迅速改性成膜。
粉体改性机有何特点
• 1、甲浦瑞改性机能连续运行生产，处理量大，适合各 种规模的工业化生产。 2、改性药剂的使用率高，用量小，粉体包覆率和活化 指数高，能耗低。 3、设备兼具改性和打散功能，适用于各种细度的物料， 对假比重小、容重比大的物料如白碳黑、云母粉、滑石 粉等有独特的改性活化效果。 4、粉体和药剂高速气固相涡流式混合运行，改性效率 高，基本不破坏粉体的原有粒形。 5、物料负压运行，密封性好，粉尘不泄漏，基本无污 染，操作环境好，劳动强度低。 6、热冷一机完成，无需单独的供热和冷却系统，简化 操作。 7、独立的流体、非流体加药系统，连续稳定均匀。
粉体改性机可以改性的物料
其实白云石只是改性机 能改性物质的其中一种， 他还可以改性重、轻质 碳酸钙、各类高岭土、 滑石、硅灰石、石英粉、 云母、白炭黑、钛白粉、 氧化锌、氧化铝、氢氧 化镁、硫酸钡、伊利石、 叶腊石、透闪体改性机能做什么呢？
粉体改性机对于重、轻质碳酸钙、各类高 岭土、滑石、硅灰石、石英粉、云母、白 炭黑、钛白粉、氧化锌、氧化铝、氢氧化 镁、硫酸钡、伊利石、叶腊石、透闪石等， 均有很好的表面改性效果。 用于粉体分散表面改性及成膜处理。