中國(guó)粉體網(wǎng)訊 硅灰石是一種呈纖維狀解理的偏硅酸鹽礦物，具有針狀結(jié)構(gòu)、白度較高、熱膨脹系數(shù)低、化學(xué)穩(wěn)定性與阻燃性能優(yōu)良、電絕緣性高等一系列優(yōu)良的物理化學(xué)性能，因此應(yīng)用前景廣闊。然而天然硅灰石具有親水性，若要提高資源利用的高附加值，需要對(duì)其進(jìn)行改性。
硅灰石粉體表面改性的意義
硅灰石特別是超細(xì)高長(zhǎng)徑比硅灰石廣泛用作塑料、橡膠和纖維等有機(jī)高分子材料和復(fù)合材料以及油漆、涂料、膠粘劑等領(lǐng)域的顏、填料。而作為顏、填料的硅灰石本身是一種無機(jī)物，直接添加，雖然能降低有機(jī)高分子材料和復(fù)合材料的成本，增加其穩(wěn)定性、剛性、阻燃性和絕緣性等，但由于與有機(jī)聚合物界面性質(zhì)不同，相容性差，難以均勻分散；過多的添加往往容易導(dǎo)致材料的機(jī)械強(qiáng)度下降、易脆化等缺點(diǎn)。
因此，除了白度和粒度方面的要求外，還必須采用物理、化學(xué)或機(jī)械的方法對(duì)硅灰石表面進(jìn)行包覆改性處理，改變其表面的物理化學(xué)性質(zhì)，提高其與有機(jī)聚合物、樹脂的相容性；改善其在有機(jī)聚合物及樹脂中的分散性，以提高上述有機(jī)高分子材料、復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度以及油漆、涂料的光學(xué)性能和耐候性等。
硅灰石的表面改性方法
礦物粉體的表面改性方法有多種不同的分類，根據(jù)改性性質(zhì)的不同分為物理方法，化學(xué)方法和包覆方法。根據(jù)具體工藝的差別，表面改性工藝主要有干法、濕法、復(fù)合法三種。綜合改性作用的性質(zhì)、手段和目的，分為包覆法、沉淀反應(yīng)法、表面化學(xué)法、接枝法和機(jī)械力化學(xué)法。
目前硅灰石常用的改性方法有：無機(jī)沉淀反應(yīng)改性法、機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)法、有機(jī)反應(yīng)包覆法這幾種。
無機(jī)沉淀反應(yīng)改性法
這種方法是用化學(xué)反應(yīng)將反應(yīng)生成物在針狀硅灰石表面形成一層層的改性層，通過改性層上面的功能結(jié)構(gòu)單元來改善針狀硅灰石的表面性質(zhì)。這種方法簡(jiǎn)單易操作，能夠用比較低的代價(jià)得到改性物質(zhì)。
機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)法
這種是一種復(fù)合型的改善手段，即通過機(jī)械力的攪拌剪切作用先對(duì)硅灰石顆粒進(jìn)行一個(gè)粉碎和顆�；牟僮�，機(jī)械力的作用能夠很好的將針狀硅灰石的目數(shù)由幾十增加到一千左右，使得硅灰石的均勻性和長(zhǎng)徑比得到比較明顯的改善，然后使用化學(xué)改性的方法得到改性的硅灰石材料。這種改性手段能夠有效減小改性成本，簡(jiǎn)化改性工藝，需要的工藝和機(jī)械條件比較簡(jiǎn)單，具有比較好的應(yīng)用前景和市場(chǎng)價(jià)值。
有機(jī)反應(yīng)包覆法
有機(jī)反應(yīng)包覆法是利用有機(jī)化合物的功能基團(tuán)在硅灰石表面進(jìn)行反應(yīng)，最終達(dá)到對(duì)硅灰石顆粒表面包覆并改善表面性質(zhì)的手段。一般選用同時(shí)含有親油基團(tuán)和極性基團(tuán)的偶聯(lián)劑有機(jī)化合物作為改性劑。親油基團(tuán)能夠提供硅灰石在復(fù)合填料時(shí)與聚合物増強(qiáng)相容性，極性基團(tuán)能夠讓改性劑在硅灰石表面更穩(wěn)定。
偶聯(lián)劑的種類比較多，經(jīng)常使用的包括硅烷偶聯(lián)劑、硬脂酸、庚二酸、鈦酸酯等。不同的偶聯(lián)劑含有的改性功能基團(tuán)對(duì)無機(jī)填料填充率和填充均勻度也會(huì)有比較明顯的區(qū)別。在研究工作中，使用兩種或多種不同種類的偶聯(lián)劑能夠在不同濃度和比例上對(duì)無機(jī)填料的性質(zhì)進(jìn)行比較明顯的改善。
業(yè)內(nèi)這樣改性硅灰石
廣源化工：一種改性超細(xì)硅灰石粉體及其制備方法和應(yīng)用
近期，廣源化工公開一種改性超細(xì)硅灰石粉體及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明提供的制備方法，包括以下步驟：將纖維狀硅灰石粉、預(yù)分散劑、醋酸乙烯溶液和聚乙烯醇溶液進(jìn)行濕法研磨，得到混合料；將所述混合料和丙烯酰氧基硅烷改性劑混合進(jìn)行改性，得到所述改性超細(xì)硅灰石粉體。所述制備方法制備得到的改性超細(xì)硅灰石粉體可以使非硫化丁基橡膠具有優(yōu)異的耐候性和耐化學(xué)腐蝕性。
此外，廣源化工今年2月還公開一種改性硅灰石及其制備方法和在氟橡膠中的應(yīng)用。本發(fā)明提供的制備方法：將硅灰石漿料和復(fù)合硅烷偶聯(lián)劑水解液混合，進(jìn)行表面改性處理，得到改性硅灰石，所述復(fù)合硅烷偶聯(lián)劑水解液由復(fù)合硅烷偶聯(lián)劑在水和低碳醇的混合溶劑中水解得到，所述復(fù)合硅烷偶聯(lián)劑包括乙氧基氨基硅烷偶聯(lián)劑和γ （2,3 環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑，所述硅灰石漿料中硅灰石的質(zhì)量百分比≤25％，所述復(fù)合硅烷偶聯(lián)劑和所述硅灰石的質(zhì)量比≥1.2％。本發(fā)明提供的制備方法改性硅灰石表面改性效果好，制備氟橡膠時(shí)補(bǔ)強(qiáng)性好，制備的氟橡膠具有出色的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。
環(huán)球礦產(chǎn)：一種工廠改性硅灰石的方法
環(huán)球礦產(chǎn)核心業(yè)務(wù)是硅灰石礦物纖維的生產(chǎn)、加工和銷售。發(fā)展至今，公司已成為中國(guó)北方最大的硅灰石出口基地，是中國(guó)硅灰石行業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)單位。其曾公開一種工廠改性硅灰石的方法：將800目的硅灰石加入到硬脂酸乙醇水溶液中，在密封下，改性反應(yīng)得到改性硅灰石。本發(fā)明使用的硅灰石與硬脂酸成本均低，制備方法簡(jiǎn)單，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境及設(shè)備要求不高，經(jīng)表面改性處理后的硅灰石，在添加到高分子材料中不僅能改善加工工藝，還能顯著提高制品力學(xué)性能，在工業(yè)生產(chǎn)中具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
小結(jié)
近年來，國(guó)內(nèi)外硅灰石市場(chǎng)需求增長(zhǎng)勢(shì)頭不減，價(jià)格逐步提高。硅灰石與節(jié)能環(huán)保、電子信息、生物、航空航天、軍工以及新材料和新能源為主的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)系也日益緊密。對(duì)于硅灰石表面改性以及超細(xì)粒級(jí)硅灰石粉的研究需繼續(xù)發(fā)力，以不斷開拓硅灰石新的應(yīng)用領(lǐng)域。
參考資料：
徐昊等.硅灰石表面有機(jī)改性及性能表征
陳曉龍等.硅灰石表面改性及其在天然橡膠中的應(yīng)用
徐昊.硅灰石粉體表面改性及其機(jī)理研究
陳育良.微波輔助硅灰石粉體表面改性
呂品.丙烯酸涂料的制備和聚丙烯/硅灰石復(fù)合材料研究
粉體大數(shù)據(jù)研究、國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局等
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）
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