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近年來，表面改性是粉體加工技術(shù)領(lǐng)域研發(fā)最為活躍、發(fā)展最快的技術(shù)之一，是提高其應(yīng)用性能和效率的重要手段。因此，備受非金屬礦粉體及下游應(yīng)用行業(yè)關(guān)注。

經(jīng)常會有客戶這樣問：“能給個表面改性配方嗎？”

沒有那么簡單！

因?yàn)?，粉體表面改性涉及改性目的、機(jī)理、方法、改性劑、工藝、設(shè)備、過程控制和產(chǎn)品檢測等多個方面，可謂是“一把鑰匙開一把鎖”，基本沒有“拿來主義”的可能。

但是，我們可以提供“表面改性的基本原則、思路和方向”，讓大家避開粉體改性過程中的一些沒有必要的誤區(qū)，少走彎路?。?/span>這一次，我們?yōu)槟銣?zhǔn)備了8節(jié)粉體表面改性技術(shù)精修課！）

表面改性可以使無機(jī)粉體由一般增量填料變成功能性改性劑，而改性目的是選擇改性方法的必要前提。

• 要想增強(qiáng)無機(jī)粉體與有機(jī)高分子聚合物的相容性和在有機(jī)質(zhì)中的分散性，以提高材料的機(jī)械強(qiáng)度和綜合性能，可選擇有機(jī)表面改性；

• 要想得到新型礦物層間化合物，如黏土或石墨層間化合物，可選擇插層改性；

• 要想代替白炭黑及補(bǔ)充白炭黑在某些性能上的不足，可選擇表面包覆二氧化硅；

• 要想代替鈦白粉或減少鈦白粉用量，可選擇表面包覆二氧化鈦；

• 要想提高橡膠制品的某些特殊性能，可選擇表面包覆金屬顆粒；

• 要想提高制品的光學(xué)效益和視覺效果，可選擇表面包覆氧化鈦、氧化鉻、氧化鐵等金屬氧化物。

表面改性劑的選擇是實(shí)現(xiàn)粉體表面改性預(yù)期目的的關(guān)鍵，具有很強(qiáng)的針對性。從表面改性劑分子與無機(jī)粉體表面作用的角度來考慮，應(yīng)盡可能選擇能與粉體顆粒表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)吸附的表面改性劑，因?yàn)槲锢砦皆谄浜髴?yīng)用過程中的強(qiáng)烈攪拌或擠壓作用下容易脫附。

在用表面活性劑對無機(jī)顏料或填料進(jìn)行表面化學(xué)包覆改性時，顏料或填料粒子表面與各種有機(jī)官能團(tuán)作用的強(qiáng)弱順序大致是：

• 當(dāng)表面呈酸性時（如SiO2），胺＞羧酸＞醇＞苯酚；

• 當(dāng)表面呈中性時（Al2O3、Fe2O3等），羧酸＞胺＞苯酚＞醇；

• 當(dāng)表面呈堿性時（MgO、CaO等），羧酸＞苯酚＞胺＞醇。

例如：用于各種塑料、橡膠、膠粘劑、油性或溶劑型涂料的無機(jī)粉體（填料或顏料）要求表面親油性好，即與有機(jī)高聚物基料有良好的親和性或相容性，這就要求選擇能使無機(jī)粉體表面疏水親油的表面改性劑；

煅燒高嶺土表面官能團(tuán)和反應(yīng)活性點(diǎn)主要為Si-O和Al-O鍵，因此應(yīng)選擇易與Si-O和Al-O鍵形成化學(xué)配位的表面改性劑；

對含硅酸較多的石英粉、黏土、硅灰石、水鋁石等酸性礦物，選用硅烷偶聯(lián)劑效果較好。

鈦酸酯和鋁酸酯類偶聯(lián)劑則在一定條件下和一定程度上與碳酸鈣等堿性礦物發(fā)生化學(xué)吸附作用。

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，對表面改性劑的分散性好，能夠?qū)崿F(xiàn)表面改性劑在粉體表面均勻且牢固的包覆；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、污染小。

因此，選擇表面改性工藝時至少要考慮以下因素：

• 表面改性劑的特性，如水溶性、水解性、沸點(diǎn)或分解溫度等；

• 前段粉碎或粉體制備作業(yè)是濕法還是干法；

• 改性工藝條件，如反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間等。

在前段為干法制粉的情況下一般采用干法改性工藝，而在前段為濕法制粉的情況下，既可采用濕法改性工藝（改性后再過濾和干燥），也可干燥后采用干法改性工藝。

在粉體原料很細(xì)的情況下，采用濕法改性工藝可在一定程度上防止干燥后微細(xì)顆粒形成硬團(tuán)聚體，有利于恢復(fù)原粒度。

對于不能溶于水的有機(jī)表面改性劑，要采用干法表面改性工藝；如果一定要在濕法（水中）使用就必須進(jìn)行皂化、銨化、乳化等預(yù)處理。對于某些對改性溫度要求不嚴(yán)的表面改性，可以在粉體研磨粉碎過程中添加表面改性劑進(jìn)行表面改性。

對于容易在水中溶解的原料，最好采用干法表面改性工藝。

粉體表面改性設(shè)備的類型很多，既有干法改性設(shè)備，也有濕法改性設(shè)備，其選擇的依據(jù)是表面改性方法和工藝，選擇原則如下：

• 對粉體及表面改性劑的分散性好。只有分散性好，才能使粉體與表面改性劑有較均等的作用機(jī)會和作用效果，也才能減少表面改性劑的用量。

• 改性溫度和停留時間在一定范圍內(nèi)可調(diào)。

• 單位產(chǎn)品能耗低、磨耗低。除了改性劑外，表面改性的主要成本是能耗，低能耗的改性設(shè)備可以降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品競爭力；低磨耗不僅可以避免改性物料被污染，同時也可以提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，降低運(yùn)行成本。

• 粉塵污染少。改性過程中的粉塵外逸不僅污染生產(chǎn)環(huán)境，而且損失物料，導(dǎo)致產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，一定要考察設(shè)備的粉塵污染情況。

• 連續(xù)生產(chǎn)，操作簡便，勞動強(qiáng)度小。

• 運(yùn)行平穩(wěn)、可靠。

• 自動控制水平高，能根據(jù)物料性質(zhì)和表面改性劑的性質(zhì)自動調(diào)節(jié)處理量、改性劑添加量以及改性溫度和停留時間等因素。

• 設(shè)備的生產(chǎn)能力要與設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。在設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模加大時，要盡量選用大型設(shè)備，減少設(shè)備的臺數(shù)，以減少占地面積、生產(chǎn)成本和便于管理。

總之，表面改性目的、方法、工藝、設(shè)備等各方面是互相影響的，要綜合考慮，左右兼顧，并在正確的思路和方向中不斷摸索，才能找出最適合自己的表面改性技術(shù)！