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。

改性设备及药剂：球磨机、气流粉碎机、高速机械冲击磨等，助磨剂、分散剂、改性剂等。

影响因素：粉碎设备的类型、机械作用的方式、粉碎环境（干、湿、气氛等）、助磨剂或分散剂的种类和用量、机械力的作用时间以及粉体物料的晶体结构、化学组成、粒度大小和粒度分布等。

适用粉体：高岭土、滑石、云母、硅灰石、钛白粉等各类粉体。

5、插层改性

方法原理：利用层状结构的矿物粉体颗粒晶体层之间结合力较弱（如分子键或范德华力）或存在可交换阳离子的特性，通过离子交换反应或化学反应改变粉体的界面性质和其他性质的改性方法。

粉体改性剂：季铵盐类、聚合物、有机单体、氨基酸等有机插层剂，羧基钛、金属氧化物、无机盐等无机插层剂。

影响因素：原料的性质、反应环境、插层剂种类和用量等。

适用粉体：高岭土、石墨、云母、水滑石、蛭石、累托石、金属氧化物以及层状硅酸盐等。

6、高能表面改性

方法原理：指利用紫外线、红外线、电晕放电、等离子体照射和电子束辐射等方法对粉体进行表面改性的方法。

例如：

用ArC3H6低温等离子处理碳酸钙，可改善碳酸钙与PP的界面黏结性。

用红外照射法在炭黑表面接枝聚苯乙烯等聚合物，可显著改善炭黑在介质中的分散性。

用微波辐射和空气等离子体处理对多孔二氧化硅表面有激活作用，可使其表面羟基含量增加，水合效果增强。

随着科技的发展，无机粉体表面技术、操作工艺等方面也会随之提升以至于能实现工业化的生产，在终端制品方面也会有质的提升。