1 超細(xì)粉體表面改性方法（粉體技術(shù)網(wǎng)）
表面改性的方法很多，分類(lèi)方法依分析問(wèn)題的角度不同而異。小石真純和劉雪東等提出的基于改性工藝性質(zhì)分類(lèi)方法有其獨(dú)特之處，其將粉體表面改性方法分為6類(lèi), 即：表面包覆改性、表面化學(xué)改性、機(jī)械力化學(xué)法改性、膠囊式改性、高能改性、沉淀反應(yīng)改性。
1.1 表面包覆改性
表面包覆改性是表面改性劑與粒子表面無(wú)化學(xué)反應(yīng)，包覆物與粒子間依靠物理方法或范德華力而連接，該方法幾乎適用于各類(lèi)無(wú)機(jī)粒子的表面改性。此方法主要利用無(wú)機(jī)化合物或有機(jī)化合物對(duì)粒子進(jìn)行表面包覆，減弱粒子的團(tuán)聚作用，而且由于包覆物而產(chǎn)生了空間位阻斥力，使粒子再團(tuán)聚十分困難。用于包覆改性的改性劑有表面活性劑、超分散劑、無(wú)機(jī)物等。
趙海燕等以酒石酸作為表面活性劑， 研究對(duì)SiC料漿流動(dòng)性能的影響。結(jié)果表明：酒石酸的用量對(duì)碳化硅粉體表面活性的影響有很大程度的差別。一般情況下，酒石酸在用量為0.05%時(shí)，對(duì)碳化硅表面改性作用最好。
胡圣飛等使用聚酯超分散劑改性納米碳酸鈣并用增塑劑的糊粘度來(lái)表征填料納米碳酸鈣在樹(shù)脂中的流動(dòng)性和分散性的好壞，體系的粘度越小則改性效果越好，經(jīng)改性的納米碳酸鈣的糊粘度大幅度降低。
陳飛躍等用超分散劑對(duì)炭黑進(jìn)行改性，結(jié)果表明，超分散劑的加入明顯改善了體系的分散性能, 在最佳分散劑含量下，體系具有高流動(dòng)度、低粘度、小觸變性等性質(zhì)。
岳林海等在碳酸鈣表面包覆無(wú)機(jī)二氧化硅層，可使其在一定程度上具有二氧化硅的性質(zhì)，表面光滑度、白度、耐酸性、分散性、比表面積等都有較大的提高，能大大改善碳酸鈣的應(yīng)用性能。
Prabhakaran等研究了氫氧化鋁包覆SiC粉體的表面改性。在鋁的覆蓋率為0.1mg/m2 時(shí)，SiC粉體表現(xiàn)出類(lèi)似氧化鋁的分散特性，zeta電位明顯改善;當(dāng)覆蓋層鋁增大到一定值時(shí)，懸浮液的流變性能降低。聚乙烯亞胺(PEI)表面改性可以提高SiC粉體的流動(dòng)性能，改性后的顆粒尺寸均勻，形狀多為球狀。調(diào)節(jié)pH， 改變聚乙烯亞胺和SiC顆粒表面的結(jié)合方式，聚乙烯亞胺吸附到SiC顆粒表面， 增加了顆粒之間的靜電排斥能，有助于提高SiC顆粒表面的分散性和流動(dòng)性。

1.2 表面化學(xué)改性
表面化學(xué)改性通過(guò)表面改性劑與顆粒表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)吸附的方式完成。Shirai等利用無(wú)機(jī)顆粒表面的羥基基團(tuán)，在Si?TiO2 和白炭黑等超細(xì)粒子表面接枝上具有引發(fā)聚合反應(yīng)作用的基團(tuán)，然后用這些基團(tuán)引發(fā)乙烯基在粉體表面發(fā)生聚合反應(yīng)，有效提高了超細(xì)粉體在有機(jī)介質(zhì)中的分散性。
李瑋等在研究炭黑顆粒表面接枝丙烯酸中發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，丙烯酸單體可以直接接枝在炭黑顆粒表面，從透射電鏡觀察中發(fā)現(xiàn)，由于接枝上去的聚丙烯酸長(zhǎng)鏈含有離子親水基團(tuán)，在水介質(zhì)中能較好地伸展空間位阻屏障作用，阻止了炭黑粒子的再聚集，使得炭黑粒子分散均勻、分散穩(wěn)定性增加。
Boven等和Tsubokawa等分別在二氧化硅表面引入偶氮基團(tuán)和過(guò)氧基團(tuán)引發(fā)甲基丙烯酸甲酯進(jìn)行接枝聚合。章文貢等利用自制的鋁酸酯偶聯(lián)劑對(duì)碳酸鈣粉末進(jìn)行表面改性，改性后碳酸鈣的吸濕性、吸油量降低，粒徑變小，在有機(jī)介質(zhì)中易分散，熱穩(wěn)定溫度大于300℃。

1.3 機(jī)械力化學(xué)改性
機(jī)械力化學(xué)改性指的是通過(guò)粉碎、磨碎、摩擦等機(jī)械方法，使礦物晶格結(jié)構(gòu)、晶型等發(fā)生變化, 體系內(nèi)能增大，溫度升高，促使粒子溶解、熱分解、產(chǎn)生游離基或離子，增強(qiáng)礦物表面活性，促使礦物和其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)或相互附著，達(dá)到表面改性目的的改性方法。
王棟知等研究了重鈣在介質(zhì)攪拌磨中的表面改性過(guò)程，結(jié)果表明，介質(zhì)攪拌磨中機(jī)械化學(xué)作用對(duì)重鈣改性起著積極的作用，并使得重鈣粒度減小、比表面積增大。在此作用下,，AA?AS(兩種改性劑 國(guó)內(nèi)產(chǎn))藥劑均在重鈣表面發(fā)生化學(xué)吸附，實(shí)現(xiàn)了磨料與改性同時(shí)進(jìn)行，起到分散與助磨作用。
丁浩、盧壽慈以硬脂酸鈉為改性劑，研究了在攪拌磨中濕法超細(xì)研磨碳酸鈣顆粒的同時(shí)進(jìn)行表面改性，研究表明，濕法超細(xì)研磨過(guò)程中的機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)有利于顆粒表面改性，且改性效果受研磨細(xì)度、料漿濃度、pH、料漿溫度以及研磨力的影響，其中以研磨力的影響最為重要。
顧華志等將一定質(zhì)量比的CaCO3和Ca(OH)2在行星式球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，實(shí)現(xiàn)Ca(OH)2對(duì)CaCO3的包覆和活化，提高了CaCO3分解形成的CaO的抗水化性，得到性能良好的耐火材料。

1.4 膠囊式改性
膠囊式改性是在粉體顆粒表面上覆蓋均質(zhì)而且有一定厚度薄膜的一種表面改性方法。Rong等用聚苯乙烯對(duì)Al2O3 ?SiO2包覆過(guò)的TiO2復(fù)合粒子進(jìn)行了膠囊化，有效提高了該物質(zhì)的吸光率及穩(wěn)定性。
朱立群等采用原位聚合法制備了種微膠囊以有機(jī)硅樹(shù)脂和陶瓷纖維為囊芯材料,聚乙烯醇為囊材以有機(jī)硅樹(shù)脂和細(xì)粉混合體為囊芯材料, 聚乙烯醇為囊材。將含有有機(jī)硅樹(shù)脂具有液體流動(dòng)性和較好的熱穩(wěn)定性等物質(zhì)的微膠囊復(fù)合進(jìn)溶膠-凝膠膜層中, 通過(guò)微膠囊中的液體修復(fù)微裂紋的作用而達(dá)到提高溶膠-凝膠復(fù)合膜層性能的目的。

1.5 高能改性法
高能改性法是利用等離子體或輻射處理等引發(fā)聚合反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)改性的方法。有研究表明：低溫等離子體處理對(duì)玻璃纖維-環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料性能有一定的影響，玻璃纖維放入等離子體發(fā)生器內(nèi)處理時(shí)，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，玻璃纖維的質(zhì)量損失由0.28%增至0.82% 。
這是由于等離子體中的高能離子對(duì)纖維表面所引起的刻蝕作用所致。由于粗糙度增大，新生表面積增大， 某些極性基團(tuán)能更好的暴露，故其對(duì)偶聯(lián)劑的吸附量大為增加。這必然改善纖維與環(huán)氧樹(shù)脂的潤(rùn)濕性，從而提高了界面粘結(jié)和復(fù)合材料的力學(xué)性能。利用等離子體進(jìn)行粉末的表面改性已應(yīng)用于炭黑的氧化處理。用等離子體處理高聚物以改變其表面性質(zhì)的研究已有不少報(bào)道，例如聚乙烯經(jīng)氦等離子體處理。

1.6 沉淀反應(yīng)改性
沉淀反應(yīng)法是向含有粉體顆粒的溶液中加入沉淀劑， 或者加入可以引發(fā)反應(yīng)體系中沉淀劑生成的物質(zhì)，使改性離子發(fā)生沉淀反應(yīng)，在顆粒表面析出，從而對(duì)顆粒進(jìn)行包覆。沉淀法主要可分為直接沉淀法、均勻沉淀法、非均勻形核法、共沉淀法、水解法等。
劉永峙等在片狀鋁粉表面包覆一層ZnS，制備出的復(fù)合粒子Al/ZnS保持了Al粉的紅外低發(fā)射率并同時(shí)遮蓋其金屬光澤，有利于兼容可見(jiàn)光偽裝。
張從容等在氫化鈦表面均勻地包覆了一層SiO2 ，制備出復(fù)合型發(fā)泡劑, 有效延遲了核物質(zhì)的釋氫時(shí)間。

2 表面改性設(shè)備
粉體表面改性設(shè)備，主要擔(dān)負(fù)3項(xiàng)職責(zé)：一是混合；二是分散；三是表面改性劑在設(shè)備中熔化和均勻分散到物料表面，并產(chǎn)生良好的結(jié)合。我國(guó)粉體表面改性設(shè)備大多數(shù)是從化工機(jī)械中借用過(guò)來(lái)的，因而并不能很好地完成改性任務(wù)。而專(zhuān)用粉體表面改性設(shè)備的開(kāi)發(fā)始于20世紀(jì)90年代后期。
目前表面改性機(jī)主要有:
(1)PSC系列粉體表面改性機(jī)。PSC系列粉體表面改性機(jī)是表面化學(xué)改性的專(zhuān)用設(shè)備，它具有設(shè)計(jì)先進(jìn)、科學(xué)、能連續(xù)生產(chǎn)、產(chǎn)量高、能耗低、自動(dòng)化程度高、工人勞動(dòng)強(qiáng)度低、無(wú)粉塵污染、且表面改性劑用量少、包覆率高等特點(diǎn)。
(2)復(fù)合式粉體連續(xù)改性系統(tǒng)。復(fù)合式粉體連續(xù)改性系統(tǒng)是引進(jìn)日本技術(shù)經(jīng)消化、吸收生產(chǎn)的新型表面改性設(shè)備， 適用于年產(chǎn)3000 ~ 5000 T改性粉體的企業(yè)。其主要特點(diǎn)：連續(xù)運(yùn)行、改性均勻、 節(jié)約了藥劑；采用導(dǎo)熱油加熱，可避免自摩擦升溫慢和電能的浪費(fèi)；密封性好，無(wú)粉塵污染。
(3)SLG型三筒連續(xù)粉體表面改性機(jī)。該改性機(jī)是引進(jìn)瑞典AGMW公司三筒高速?gòu)?qiáng)烈混合表面改性機(jī)(HSTP-3/ 1000而研制的)，定名為SGL型三筒連續(xù)粉體表面改性機(jī)。該改性機(jī)連續(xù)生產(chǎn)、自動(dòng)加料、操作簡(jiǎn)單、處理能力大， 特別適合用硬脂酸類(lèi)、各種偶聯(lián)劑等對(duì)碳酸鈣、滑石、云母、高嶺土、石英、硅灰石等非金屬礦物填料進(jìn)行連續(xù)表面改性處理。
(4)半自動(dòng)強(qiáng)烈混合改性機(jī)組。半自動(dòng)強(qiáng)烈混合改性機(jī)組的最大特點(diǎn)是利用電子秤全自動(dòng)計(jì)量， 使高速混合機(jī)的加料實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離自動(dòng)操作，大大降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度和人工計(jì)量不準(zhǔn)的偏差，同時(shí)設(shè)備間采用密封的管道聯(lián)接，防止粉塵污染。超細(xì)粉體高冷攪機(jī)組改性機(jī)超細(xì)粉體新型高冷攪機(jī)組改性機(jī)已經(jīng)生產(chǎn)出2L+6L實(shí)驗(yàn)室機(jī)組。
表面改性設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)是：在設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化(適用性廣、分散性能好、粉體與表面改性劑的作用機(jī)會(huì)均等、改性溫度和停留時(shí)間方便調(diào)節(jié)、單位產(chǎn)品能耗和磨損應(yīng)降低、無(wú)粉塵污染等)的基礎(chǔ)上采用先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)對(duì)主要參數(shù)和改性劑用量進(jìn)行在線(xiàn)自動(dòng)調(diào)控，以實(shí)現(xiàn)表面改性在顆粒表面的單分子層吸附、減少改性劑用量、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量和方便操作。

標(biāo)簽：超細(xì)粉體改性