粉体表面改性知识

粉体表面改性知识

表面改性是采用物理、化学、机械等方法，根据应用需要有目的地改变粉体材料表面的物理化学性质，以满足现代新材料、新工艺和新技术发展的需求。因此，粉体表面改性技术越来越受到从事粉体加工和应用的工程技术人员的重视，在工业上的应用也越来越广泛。

粉体表面改性是集粉体加工、材料加工、材料性能、化工、机械等于一体的新技术，具有针对性或目的性强的特点，工艺方法较多，影响因素较多。因此，细致地分析这些影响因素，有助于选择正确的表面改性方法、工艺、配方和设备，从而达到预期的目的。

1、粉体原料性质

粉体原料的比表面积、粒度大小和粒度分布、比表面能、表面物理化学性质、团聚性等均对改性效果有影响，是选择表面改性剂配方、工艺方法和设备的重要考察因素之一。

在忽略粉体孔隙率的情况下，粉体的比表面积与其粒度大小呈反比关系。即粒度越细，粉体的比表面积越大。在要求一定单分子层包覆率和使用同一种表面改性剂的情况下，粉体的粒度越细，比表面积越大，表面改性剂的用量也越大。

粉体的表面物理化学性质，如表面电性、润湿性、官能团或基团、溶解或水解特性等直接影响其与表面改性剂分子的作用，从而影响其表面改性的效果。同时，表面物理化学性质也是选择表面改性工艺方法的重要考量因素之一。

比表面能大的粉体物料，一般倾向于团聚，这种团聚体如果不能在表面改性过程中解聚，就会影响表面改性后粉体产品的应用性能。因此，团聚倾向很强的粉体最好在与表面改性剂作用前进行解团聚。

2、表面改性剂配方

粉体的表面改性在很大程度上是通过表面改性剂在粉体表面的作用来实现的。因此，表面改性剂的配方（品种、用量和用法）对粉体表面的改性效果和改性后产品的应用性能有重要影响。

表面改性剂配方具有针对性很强，即具有一把钥匙开一把锁的特点。表面改性剂的配方包括选择品种、确定用量和用法等内容。

（1）表面改性剂品种

选择表面改性剂品种的主要考虑因素是粉体原料的性质、产品的用途或应用领域以及工艺、价格和环保等因素。

粉体原料的性质主要是酸、碱性、表面结构和官能团、吸附和化学反应特性等，应尽可能选择能与粉体颗粒表面进行化学反应或化学吸附的表面改性剂，因为物理吸附在其后应用过程中的强烈搅拌或挤压作用下容易脱附。

例如，石英、长石、云母、高岭土等呈酸性的硅酸盐矿物表面可以与硅烷偶联剂进行键合，形成较牢固的化学吸附；但硅烷类偶联剂一般不能与碳酸盐类碱性矿物进行化学反应或化学吸附，而钛酸酯和铝酸酯类偶联剂则在一定条件下和一定程度上可以与碳酸盐类碱性矿物进行化学吸附作用。因此，硅烷偶联剂一般不宜用作碳酸盐类碱性矿物粉体，如轻质碳酸钙和重质碳酸钙的表面改性剂。

产品的用途是选择表面改性剂最重要的考虑因素。不同的应用领域对粉体应用性能的技术要求不同，如表面润湿性、分散性、pH值、遮盖力、耐候性、光泽、抗菌性、防紫外线等，这就是要根据用途来选择表面改性剂品种的原因之一。

例如，用于各种塑料、橡胶、胶粘剂、油性或溶剂型涂料的无机粉体（填料或颜料）要求表面亲油性好，即与有机高聚物基料有良好的亲和性或相容性，这就要求选择能使无机粉体表面疏水亲油的表面改性剂；对于陶瓷坯料中使用的无机颜料不仅要求其在干态下的有良好的分散性，而且要求其与无机坯料的亲和性好，能够在坯料中均匀分散；对于水性漆或涂料中使用的无机粉体（填料或颜料）的表面改性剂则要求改性后粉体在水相中的分散性、沉降稳定性和配伍性好。

对于无机表面改....