中國粉體網(wǎng)訊  超細(xì)粉體通常包括微米級(1～30μm)、亞微米級(0.1～1μm)和納米級(1～100 nm)的粒子，因具有不同于原固體材料的表面效應(yīng)和體積效應(yīng)，而表現(xiàn)出獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)、催化和力學(xué)性質(zhì)等，它不僅是一種功能材料，而且為新功能材料的復(fù)合與開發(fā)展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，起著極其重要的作用。

1、超細(xì)粉體表面改性的目的是什么？

由于超細(xì)粉體，尤其是納米級粉體的粒徑很小，表面能高，很容易發(fā)生團(tuán)聚，形成二次粒子，無法表現(xiàn)出其受人青睞的表面積效應(yīng)、體積效應(yīng)及量子尺寸效應(yīng)等。要解決超細(xì)粉體的團(tuán)聚問題，提高其分散性、流變性，最有效的方法就是對粉體的表面進(jìn)行改性處理。表面改性的目的包括：（1）改善或改變粉體粒子的分散性；（2）改善耐久性，如耐藥、耐光、耐熱、耐候性等；（3）提高顆粒表面活性；（4）使顆粒表面產(chǎn)生新的物理、化學(xué)和力學(xué)性能及新的功能，從而提高粉體的附加值；（5）改善粉體粒子與其他物質(zhì)之間的相容性。

2、超細(xì)粉體表面改性的機(jī)理是什么？

超細(xì)粉體表面改性的機(jī)理是超細(xì)粉體表面與表面改性劑發(fā)生作用，改善粒子表面的可潤濕性，增強(qiáng)粒子在介質(zhì)中的界面相容性，使粒子容易在有機(jī)化合物或水中分散。根據(jù)粒子與改性劑表面發(fā)生作用的方式，改性的機(jī)理可分為包覆改性、偶聯(lián)改性等。包覆改性是用無機(jī)化合物或者有機(jī)化合物對粒子表面進(jìn)行覆蓋，對粒子的團(tuán)聚起到減弱或屏蔽作用，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，從而達(dá)到改性的目的。偶聯(lián)改性是粒子表面發(fā)生化學(xué)偶聯(lián)反應(yīng)，兩組分之間除了范德華力、氫鍵或配位鍵相互作用外，還有離子鍵或共價(jià)鍵的結(jié)合。粒子表面經(jīng)偶聯(lián)劑處理后可以與有機(jī)物產(chǎn)生很好的相容性。

3、超細(xì)粉體表面改性的方法有哪些？

（1）表面吸附包覆法：利用物理或化學(xué)吸附原理使包覆材料均勻附著到被包覆對象上，形成連續(xù)完整的包覆層。在這個(gè)過程中，發(fā)生的是簡單的吸附反應(yīng)，吸附層一般為單分子層。選擇的包覆材料大多是一些有機(jī)物質(zhì)，這些有機(jī)物質(zhì)選擇性地吸附在無機(jī)顆粒表面，定向排列，使改性粉體表面呈現(xiàn)出包覆材料的性質(zhì)。

（2）液相包覆法：是指無機(jī)粉體顆粒表面沉積一層或幾層氧化物或氫氧化物的鹽類物質(zhì)的一種表面改性方法，主要分為沉淀法、醇鹽水解法、溶膠凝膠法和非均相凝固法。這些都是用包覆物全部或部分先成核長大的膠粒，再包覆到陶瓷粉體表面上。

（3）微膠囊法：膠囊化改性是在顆粒表面覆蓋均質(zhì)而且有一定厚度薄膜的一種表面改性方法。

超細(xì)粉體表面包覆改性工藝流程圖

（4）聚合物表面接枝改性方法：將聚合物長鏈接枝在粉體表面，而聚合物中含親水基團(tuán)的長鏈通過水化伸展在水介質(zhì)中起立體屏障作用，這樣，粉體在介質(zhì)中的分散穩(wěn)定除了依靠靜電斥力外又依靠空間位阻，效果十分明顯。

（5）機(jī)械力化學(xué)改性法：運(yùn)用粉碎、摩擦等方法增強(qiáng)粒子表面活性，從而使分子晶格發(fā)生位移，內(nèi)能增大，在外力的作用下，活性的粉末表面與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)、附著，達(dá)到表面改性的目的。

（6）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。

4、超細(xì)粉體表面改性的設(shè)備有哪些？

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。目前表面改性機(jī)主要有：

（1）PSC系列粉體表面改性機(jī)，是表面化學(xué)改性的專用設(shè)備。

（2）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)3 000～5 000 t改性粉體的企業(yè)。

（3）SLG型三筒連續(xù)粉體表面改性機(jī)，是引進(jìn)瑞典AGMW公司三筒高速強(qiáng)烈混合表面改性機(jī)HSTP-3/1000而研制的。

（4）半自動(dòng)強(qiáng)烈混合改性機(jī)組。

連續(xù)式粉體表面包覆改性機(jī)

表面改性設(shè)備的發(fā)展趨勢是：在設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)上采用先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)對主要參數(shù)和改性劑用量進(jìn)行在線自動(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。

5、超細(xì)粉體的表面改性劑有哪些？

粉體的表面改性主要是依靠表面改性劑在粉體顆粒表面的吸附、反應(yīng)、包覆或包膜來實(shí)現(xiàn)的。因此，表面改性劑對于粉體的表面改性或表面處理具有決定性的作用。目前應(yīng)用的表面改性劑主要有偶聯(lián)劑、表面活性劑、有機(jī)低聚物、不飽和有機(jī)酸、有機(jī)硅、水溶性高分子以及金屬氧化物及醇鹽。

6、影響表面改性效果的因素是什么？

影響粉體表面改性效果的主要因素是粉體原料的性質(zhì)、表面改性劑配方、表面改性工藝、表面改性設(shè)備等。粉體原料的比表面積、粒度大小和粒度分布、比表面能、表面物理化學(xué)性質(zhì)、團(tuán)聚性等均對表面改性效果有影響；表面改性劑的配方包括選擇品種、確定用量和用法等內(nèi)容；表面改性工藝要滿足表面改性劑的應(yīng)用要求或應(yīng)用條件，同時(shí)要求工藝簡單、參數(shù)可控性好、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而且能耗低、污染小；高性能的表面改性機(jī)應(yīng)能夠使粉體及表面改性劑的分散性好、粉體與表面改性劑的接觸或作用機(jī)會(huì)均等。

7、超細(xì)粉體表面改性的效果如何表征？

超細(xì)粉體表面改性效果的表征及評價(jià)有直接評價(jià)法和間接評價(jià)法。直接評價(jià)法是通過測定經(jīng)改性后的粉體作為填充物應(yīng)用于復(fù)合材料的力學(xué)性能以及在材料中的加工性能等來評定其改性效果。間接評價(jià)法是通過改性物料的一些參數(shù)來表征粉體表面改性效果，例如接觸角、粘度、親油性和平均粒徑等方法，這些方法在實(shí)際生產(chǎn)中簡便、直觀地反映了粉體的改性效果。也可采用先進(jìn)的分析測試手段對超細(xì)粉體表面改性機(jī)理進(jìn)行分析并評判其改性效果。

8、關(guān)于超細(xì)粉體表面改性今后的研究重點(diǎn)

（1）進(jìn)一步研究超細(xì)粉體的改性原理，找到適用于各種改性要求并能應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的新型改性方法；

（2）在深入研究改性機(jī)理的基礎(chǔ)上優(yōu)化改性工藝流程，發(fā)展能夠達(dá)到多種改性目的的“復(fù)合”處理工藝；

（3）在改進(jìn)原有一些的通用化工設(shè)備基礎(chǔ)上發(fā)展適應(yīng)表面改性的設(shè)備；

（4）大力研發(fā)低成本、高效能的改性劑，并針對某些特殊改性要求研制具有特殊功能的改性劑。

參考文獻(xiàn)：

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