中國(guó)粉體網(wǎng)訊 一般而言，用物理、化學(xué)、機(jī)械等方法對(duì)粉體材料表面或界面進(jìn)行處理，有目的地改變粉體材料表面物理化學(xué)性質(zhì)的科學(xué)手段都被視為粉體表面改性技術(shù)。對(duì)于無(wú)機(jī)填料而言，表面改性技術(shù)是其由一般增量填料變?yōu)楣δ苄蕴盍纤匦璧募庸ぜ夹g(shù)之一，同時(shí)表面改性技術(shù)也為高分子材料及有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合材料的發(fā)展提供了新的技術(shù)方法。
1、粉體表面改性方法及特征
（1）改性方法
物理法：表面改性一般是指不用表面改性劑而對(duì)超細(xì)粉體實(shí)施表面改性的方法。包括：電磁波、中子流、α、β粒子等的輻照處理、超聲處理、熱處理、電化學(xué)處理、等離子體處理等。
化學(xué)法改性：利用各種改性劑對(duì)超細(xì)粉體進(jìn)行表面改性的方法，統(tǒng)稱為超細(xì)粉體表面化學(xué)法改性。表面化學(xué)法改性是應(yīng)用最廣泛的超細(xì)粉體表面改性方法，主要是利用改性劑在超細(xì)粉體表面吸附或進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到超細(xì)粉體表面改性的目的。改性劑的種類繁多，根據(jù)處理對(duì)象的不同，改性劑包括：浮選藥劑用于復(fù)雜超細(xì)礦物的分離提純；超細(xì)粉體表面改性劑（主要為偶聯(lián)劑、表面活性劑、有機(jī)低聚物、有機(jī)單體等）用于超細(xì)粉體的表面改性；助劑（助磨劑、助濾劑）用于粉體加工時(shí)提高研磨和過(guò)濾效率等。
（2）方法特征
超細(xì)粉體的表面改性具有極強(qiáng)的針對(duì)性。同一種超細(xì)粉體用在不同體系表面改性方法是不一樣的，即使在同一體系內(nèi)物料的組成或成分發(fā)生變化時(shí)，所用超細(xì)粉體表面改性的工藝和方法往往也要隨之改變。
表面改性工藝具有多樣性。表面改性的工藝和方法受超細(xì)粉體表面特征、應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用環(huán)境、應(yīng)用體系等諸因素影響，從某種意義上說(shuō)幾乎不存在完全相同的表面改性工藝。
表面改性劑具有多樣性和特定性。不存在完全通用的和固定的表面改性劑，應(yīng)根據(jù)具體體系選用、合成、復(fù)配特定的表面改性劑。
2、粉體表面改性劑及其應(yīng)用技術(shù)
表面改性劑是粉體表面改性或處理中用于改變粉體表面性質(zhì)并改善粉體應(yīng)用性能的化學(xué)物質(zhì)。常用的有機(jī)表面改性劑有偶聯(lián)劑、表面活性劑、有機(jī)硅、不飽和有機(jī)酸、有機(jī)低聚物、水溶性高分子等。無(wú)機(jī)表面改性劑一般是金屬氧化物、金屬鹽或復(fù)鹽等。
（1）偶聯(lián)劑
偶聯(lián)劑是一種至少具有一個(gè)以上與無(wú)機(jī)粉體表面作用的基團(tuán)和一個(gè)以上與有機(jī)聚合物親和基團(tuán)的兩性結(jié)構(gòu)的有機(jī)物，按其化學(xué)結(jié)構(gòu)和成分可分為鈦酸酯類、硅烷類、鋁酸酯類、鋯鋁酸鹽類及有機(jī)絡(luò)合物等幾種。
其分子中的一部分基團(tuán)可與粉體表面的各種官能團(tuán)反應(yīng)，形成化學(xué)吸附或鍵合，另一部分基團(tuán)可與有機(jī)高聚物基料發(fā)生化學(xué)作用或物理纏繞，使無(wú)機(jī)粉體和有機(jī)高聚物分子之間建立起具有特殊功能的“分子橋”，從而將兩種性質(zhì)差異很大的材料牢固結(jié)合。
（2）表面活性劑
表面活性劑是一種能顯著降低水溶液表面張力或液液界面張力，改變體系的表面狀態(tài)從而產(chǎn)生潤(rùn)濕和反潤(rùn)濕、乳化和破乳、分散和凝聚、起泡和消泡以及增溶等一系列作用的化學(xué)物質(zhì)。表面活性劑的親水基有羧基、磺酸基、硫酸酯基、磷酸基等；親油基來(lái)自天然動(dòng)植物油脂和合成化工原料，它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，只是碳原子數(shù)和端基結(jié)構(gòu)不同。
表面活性劑可分為離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑，前者可在溶于水后解離，后者則不解離。離子型表面活性劑又按產(chǎn)生電荷的性質(zhì)分為陰離子型、陽(yáng)離子型和兩性表面活性劑。
表面活性劑按離子類型的分類
3、表面改性劑的選擇與用法
（1）選擇
粉體表面改性劑配方是表面改性技術(shù)的核心，而改性劑品種或種類是表面改性劑配方的關(guān)鍵。具體粉體表面改性劑配方的選用或研究，首先面臨的就是在如此多的表面改性劑當(dāng)中如何選擇或者選擇哪幾種來(lái)進(jìn)行配方比較試驗(yàn)。
根據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）鄭水林教授總結(jié)，表面改性劑的選擇有以下原則：
①依基料的種類或應(yīng)用體系的性質(zhì)選擇表面改性劑（即與基料相似相容或親和理論）。
②優(yōu)先選擇能與粉體顆粒表面進(jìn)行化學(xué)吸附或化學(xué)反應(yīng)的表面改性劑（即化學(xué)吸附或化學(xué)反應(yīng)優(yōu)先理論）。
然后對(duì)符合上述兩條原則或理論的表面改性劑進(jìn)行篩選和應(yīng)用性能比較。
（2）用法
表面改性劑的用法包括配制、分散和添加方法以及使用兩種以上表面改性劑時(shí)的添加順序。表面改性劑的配制方法要依表面改性劑的品種、改性工藝和改性設(shè)備而定。不同的表面改性劑需要不同的配制方法。例如，對(duì)于硅烷，除了四硫化物外，與粉體表面起鍵合作用的是硅醇，因此，要達(dá)到好的改性效果（化學(xué)吸附），最好添加前進(jìn)行水解。對(duì)于在濕法改性工藝中使用的硬脂酸、鈦酸酯、鋁酸酯等不能直接溶于水的有機(jī)表面改性劑，要預(yù)先將其皂化、銨化或乳化為能溶于水的產(chǎn)物。
添加表面改性劑的最好方法是使表面改性劑與粉體均勻和充分地接觸，以達(dá)到表面改性劑的良好分散和表面改性劑在粒子表面的均勻包覆。因此，生產(chǎn)中最好采用與粉體給料速度聯(lián)動(dòng)的連續(xù)噴霧或滴加方式。
在采用兩種以上的表面改性劑對(duì)粉體進(jìn)行處理時(shí)，加藥方式（先后或同時(shí)）、順序也對(duì)最終表面改性效果有一定影響。在確定表面改性劑的添加順序時(shí)，首先要分析兩種表面改性劑各自所起的作用和與粉體表面的作用方式（是物理吸附為主還是化學(xué)吸附為主）。一般來(lái)說(shuō)先加起主要作用或以化學(xué)吸附為主的表面改性劑，后加起次要作用或以物理吸附為主的表面改性劑。需要注意的是，除非它們混合后不產(chǎn)生反應(yīng)，否則最好不要將兩種或多種改性劑混合后添加。
2024年10月30日在上�？鐕�(guó)采購(gòu)會(huì)展中心，由北京粉體技術(shù)協(xié)會(huì)與柏德英思展覽(上海)有限公司聯(lián)合主辦“2024粉體分散、改性、包覆技術(shù)研討會(huì)”。屆時(shí)廣州哈伯新材料科技有限公司研發(fā)總監(jiān)凌暉作《粉體表面處理劑的新進(jìn)展》報(bào)告，現(xiàn)場(chǎng)分享粉體表面改性劑使用的問(wèn)題，表面改性劑的選擇以及新型粉體表面改性材料應(yīng)用研究進(jìn)展等內(nèi)容。
專家介紹
凌暉，華南理工大學(xué)應(yīng)化專業(yè)畢業(yè)，美國(guó)南哥大MBA。長(zhǎng)期任職頂級(jí)跨國(guó)化工企業(yè)近30年，有著多種跨部門跨行業(yè)的經(jīng)歷。在粉體分散及粉體表面改性方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)。
參考來(lái)源
鄭水林編著《粉體表面改性（第四版）》，中國(guó)建材工業(yè)出版社
毋偉，超細(xì)粉體表面改性應(yīng)用，北京化工大學(xué)
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