超細(xì)粉體表面改性的8條干貨

　　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(1～100nm)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)出獨特的光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、催化和力學(xué)性質(zhì)等，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：

  ?改善粉體粒子的分散性；

  ?改善耐久性，如耐藥、耐光、耐熱、耐候性等；

  ?提高顆粒表面活性；

  ?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；

  ?改善粉體粒子與其他物質(zhì)之間的相容性。

   2、超細(xì)粉體表面改性的機理是什么？

　　超細(xì)粉體表面改性的機理是超細(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，增強粒子在介質(zhì)中的界面相容性，使粒子容易在有機化合物或水中分散。根據(jù)粒子與改性劑表面發(fā)生作用的方式，改性的機理可分為包覆改性、偶聯(lián)改性等。

　　包覆改性是用無機化合物或者有機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，還有離子鍵或共價鍵的結(jié)合。粒子表面經(jīng)偶聯(lián)劑處理后可以與有機物產(chǎn)生很好的相容性。

    3、超細(xì)粉體表面改性的方法有哪些？

   ?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。選擇的包覆材料大多是一些有機物質(zhì)。

   ?液相包覆法：是指無機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。

   ?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

   ?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。

   ?機械力化學(xué)改性法：運用粉碎、摩擦等方法增強粒子表面活性，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。

   ?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。目前表面改性機主要有：

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

   ?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)。

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

   ?半自動強烈混合改性機組。

連續(xù)式粉體表面包覆改性機

　　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)計算機技術(shù)和人工智能技術(shù)對主要參數(shù)和改性劑用量進(jìn)行在線自動調(diào)控，以實現(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)、包覆或包膜來實現(xiàn)的。因此，表面改性劑對于粉體的表面改性具有決定性的作用。目前應(yīng)用的表面改性劑主要有偶聯(lián)劑、表面活性劑、有機低聚物、不飽和有機酸、有機硅、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，同時要求工藝簡單、參數(shù)可控性好、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而且能耗低、污染??；高性能的表面改性機應(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會均等。

    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有直接評價法和間接評價法。直接評價法是通過測定經(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。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

   ?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)用于實際生產(chǎn)的新型改性方法；

   ?在深入研究改性機理的基礎(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；

   ?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；

   ?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。