关于粉体表面改性配方

1、改性的目的 表面改性可以使无机粉体由一般增量填料变成功能性改性剂，而改性目的是选择改性方法的必要前提。 要想增强无机粉体与有机高分子聚合物的相容性和在有机质中的分散性，以提高材料的机械强度和综合性能，可选择有机表面改性； 要想得到新型矿物层间化合物，如黏土或石墨层间化合物，可选择插层改性； 要想代替白炭黑及补充白炭黑在某些性能上的不足，可选择表面包覆二氧化硅； 要想代替钛白粉或减少钛白粉用量，可选择表面包覆二氧化钛； 要想提高橡胶制品的某些特殊性能，可选择表面包覆金属颗粒； 要想提高制品的光学效益和视觉效果，可选择表面包覆氧化钛、氧化铬、氧化铁等金属氧化物。 2、改性剂的选择 表面改性剂的选择是实现粉体表面改性预期目的的关键，具有很强的针对性。从表面改性剂分子与无机粉体表面作用的角度来考虑，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。 在用表面活性剂对无机颜料或填料进行表面化学包覆改性时，颜料或填料粒子表面与各种有机官能团作用的强弱顺序大致是： 当表面呈酸性时（如SiO2），胺＞羧酸＞醇＞苯酚； 当表面呈中性时（Al2O3、Fe2O3等），羧酸＞胺＞苯酚＞醇； 当表面呈碱性时（MgO、CaO等），羧酸＞苯酚＞胺＞醇。 煅烧高岭土表面官能团和反应活性点主要为Si-O和Al-O键，因此应选择易与Si-O和Al-O键形成化学配位的表面改性剂； 对含硅酸较多的石英粉、黏土、硅灰石、水铝石等酸性矿物，选用硅烷偶联剂效果较好。 钛酸酯和铝酸酯类偶联剂则在一定条件下和一定程度上与碳酸钙等碱性矿物发生化学吸附作用。 3、改性工艺的选择 表面改性工艺要满足表面改性剂的应用要求或应用条件，对表面改性剂的分散性好，能够实现表面改性剂在粉体表面均匀且牢固的包覆；同时要求工艺简单、参数可控性好、产品质量稳定，而且能耗低、污染小。 因此，选择表面改性工艺时至少要考虑以下因素： 表面改性剂的特性，如水溶性、水解性、沸点或分解温度等； 前段粉碎或粉体制备作业是湿法还是干法； 改性工艺条件，如反应温度和反应时间等。 在前段为干法制粉的情况下一般采用干法改性工艺，而在前段为湿法制粉的情况下，既可采用湿法改性工艺（改性后再过滤和干燥），也可干燥后采用干法改性工艺。 在粉体原料很细的情况下，采用湿法改性工艺可在一定程度上防止干燥后微细颗粒形成硬团聚体，有利于恢复原粒度。 对于不能溶于水的有机表面改性剂，要采用干法表面改性工艺；如果一定要在湿法（水中）使用就必须进行皂化、铵化、乳化等预处理。对于某些对改性温度要求不严的表面改性，可以在粉体研磨粉碎过程中添加表面改性剂进行表面改性。 对于容易在水中溶解的原料，最好采用干法表面改性工艺。 4、改性设备的选择 粉体表面改性设备的类型很多，既有干法改性设备，也有湿法改性设备，其选择的依据是表面改性方法和工艺，选择原则如下： 1）对粉体及表面改性剂的分散性好。只有分散性好，才能使粉体与表面改性剂有较均等的作用机会和作用效果，也才能减少表面改性剂的用量。 2）改性温度和停留时间在一定范围内可调。 3）单位产品能耗低、磨耗低。除了改性剂外，表面改性的主要成本是能耗，低能耗的改性设备可以降低生产成本，提高产品竞争力；低磨耗不仅可以避免改性物料被污染，同时也可以提高设备的运转效率，降低运行成本。 4）粉尘污染少。改性过程中的粉尘外逸不仅污染生产环境，而且损失物料，导致产品生产成本提高。因此，一定要考察设备的粉尘污染情况。 5）连续生产，操作简便，劳动强度小。 6）运行平稳、可靠。 7）自动控制水平高，能根据物料性质和表面改性剂的性质自动调节处理量、改性剂添加量以及改性温度和停留时间等因素。 设备的生产能力要与设计生产规模相适应。在设计生产规模加大时，要尽量选用大型设备，减少设备的台数，以减少占地面积、生产成本和便于管理。 5、小结 表面改性目的、方法、工艺、设备等各方面是互相影响的，要综合考虑，左右兼顾，并在正确的思路和方向中不断摸索，才能找出最适合自己的表面改性技术。