云母本身帶有一定的表面親水特性，其界面與塑料、橡膠等高分子材料的界面性質(zhì)不同，相容性差，難以在基質(zhì)中分散均勻，直接大量添加容易劣化材料的性能，不利于發(fā)揮云母的優(yōu)勢(shì)特性，因此需要對(duì)云母進(jìn)行改性，以期能更好的發(fā)揮云母的特性，同時(shí)保持材料的其他性能。
目前，云母常用的改性方法有偶聯(lián)劑表面改性、表面活性劑改性、低聚物表面改性、共沉淀法表面改性、機(jī)械力表面改性和插層改性等。
1、偶聯(lián)劑表面改性云母
硅烷偶聯(lián)劑是最具有代表性的偶聯(lián)劑，與云母粒子表面的羥基化學(xué)結(jié)合程度大，對(duì)云母有良好的改性作用，可使其與有機(jī)物產(chǎn)生很好的相容性。云母礦物表面上的羥基，可通過有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑在云母表面引入雙鍵，在云母粉體懸浮液中鍵入引發(fā)劑與單體，發(fā)生聚合反應(yīng)，經(jīng)過聚合反應(yīng)云母粉體表面原有的乙烯基實(shí)現(xiàn)與單體的聚合，云母粉體表面產(chǎn)生聚合物鏈。
偶聯(lián)劑的使用方法，首先將硅烷偶聯(lián)劑水解，水解后用N，N-二甲基甲酰胺（DMF）稀釋成一定濃度，然后將已經(jīng)預(yù)熱好的云母按一定配比加入溶液中，混合后用超聲波振蕩。硅烷偶聯(lián)劑的水解和使用必須在1h內(nèi)完成。
研究進(jìn)展：
Smita等用乙烯基三甲氧基硅烷改性云母，發(fā)現(xiàn)改性云母表面活性和復(fù)合材料的力學(xué)性能都有改善，改性云母分散性明顯提高，與聚合物的界面結(jié)合強(qiáng)度增加。
周世一等將鋁酸酯偶聯(lián)劑用于改性微晶白云母然后與PVC熔融共混。研究結(jié)果表明微晶白云母表面的疏水性增加，偶聯(lián)劑有效降低了體系的粘度，且PVC復(fù)合材料的力學(xué)性能得到提高。
Yazdani等用硅烷偶聯(lián)劑作為云母表面的改性劑，MAPP作為增容劑，研究了聚丙烯/云母復(fù)合材料的形態(tài)、動(dòng)力學(xué)和力學(xué)性能。結(jié)果表明隨著MAPP和硅烷偶聯(lián)劑用量的增加，云母的分散性和PP與填料之間的粘合性都得到提高，復(fù)合材料的拉伸和彎曲強(qiáng)度增大，復(fù)合材料的流變行為也得到改善。
林利等采用干法改性工藝，以KH560、KH570硅烷偶聯(lián)劑改性絹云母，研究表明經(jīng)過KH-560改性后，絹云母的吸油值降低了14.5%，活性指數(shù)提高了54.9%；經(jīng)KH-570改性后，絹云母的吸油值降低了62.2%，活性指數(shù)提高了68.8%，改性后，絹云母/環(huán)氧復(fù)合涂料團(tuán)聚現(xiàn)象明顯減少，分散性得到提高，表明兩者的相容性也得到改善。
2、表面活性劑改性云母
表面活性劑是具有強(qiáng)吸附能力的兩性物質(zhì)，易粘附在云母表面上從而改變其親水性。表面活性劑的一端為親水基團(tuán)，另一端為疏水集團(tuán)，疏水基團(tuán)的結(jié)構(gòu)與聚合物相似，彼此的相容性較好。常用的表面活性劑種類有兩性類型的、陰離子類型的、陽(yáng)離子類型的等。
研究進(jìn)展：
吳偉端等以硬脂酸作為表面改性劑，采用超音速氣流粉碎機(jī)對(duì)絹云母進(jìn)行改性，結(jié)果表明改性云母有助于改善纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的力學(xué)性能。
高延敏等采用硬脂酸鹽改性絹云母，發(fā)現(xiàn)改性絹云母/涂料復(fù)合制品的阻抗值、耐腐蝕性明顯提高，且降低了水在涂料中的分散性。
3、低聚物表面改性云母
云母的粒徑一般為幾微米至幾十微米之間，表面的粗糙程度大、吸附能力強(qiáng)，易被一些分子鏈較長(zhǎng)、支鏈較多的低聚物包覆，也可以發(fā)生類似核殼結(jié)構(gòu)的接枝改性。而有機(jī)低聚物由于分子量適中，易與無機(jī)物發(fā)生粘結(jié)、纏繞等物理作用，因此能更好的在其表面上發(fā)生纏繞、浸潤(rùn)、包覆，并且低聚物的基本單元結(jié)構(gòu)與高聚物相近，具有很好的相溶性，從而使得改性云母與高聚物有較強(qiáng)的界面結(jié)合度。在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)條件中，通常低聚物需要溶解于一定的溶劑中，進(jìn)而再與云母混合改性。
研究進(jìn)展：
趙若飛等通過苯乙烯、丙烯酸丁酯、γ-甲基丙烯酸丙基三甲氧基硅烷共聚合成了一種新型低聚物，將其溶解在有機(jī)溶劑中與云母進(jìn)行快速混勻，之后除去有機(jī)溶劑完成對(duì)云母的表面改性，并將改性云母與PP共混，電鏡顯示云母與高聚物間的界面結(jié)合強(qiáng)度得到有效改善，并分析了改性云母添加量對(duì)復(fù)合材料性能的影響，發(fā)現(xiàn)PP復(fù)合材料的力學(xué)性能得到改善。
出于對(duì)經(jīng)濟(jì)條件和環(huán)保問題的考慮，工業(yè)生產(chǎn)通常采用干混法或水磨法，使低聚物包覆在云母表面上，Hu等采用自由基聚合法使聚乙二醇、順丁烯二酸酐、丙烯酸三者共聚得到一種新型的有機(jī)低聚物，并將低聚物分散于pH適中的水溶液中與云母一起研磨，之后蒸發(fā)溶劑，完成低聚物對(duì)云母表面的改性，電鏡分析發(fā)現(xiàn)低聚物很好的包覆在云母表面上，并且分散均勻。
薛茹君等通過硅烷偶聯(lián)劑-聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）接枝改性絹云母粉，得到核殼型PMMA/絹云母，透射電鏡觀察到改性絹云母分散性好，且沒有團(tuán)聚，表明改性云母的疏水性、分散性得到改善。
4、共沉淀法表面改性云母
共沉淀法改性云母通常是先制備所需的離子溶液，然后加入相應(yīng)的沉淀劑生成前驅(qū)沉淀物，在經(jīng)過干燥、煅燒后形成極細(xì)小的沉淀物，從而在云母表面上包覆一層無機(jī)顆粒。共沉淀法具有操作簡(jiǎn)便、流程簡(jiǎn)單、對(duì)設(shè)備要求低、效率高而被廣泛應(yīng)用。
研究進(jìn)展：
Young等以異丙醇鈦、無水乙醇和蒸餾水為起始原料，得到了粒徑為0.2~0.3μm的TiO2并包覆在云母表面上。通過電鏡分析發(fā)現(xiàn)TiO2已成功包覆在云母表面上，其白度、防紫外線系數(shù)都得到改善。
Feng等使用SbCl3制備納米Sb2O3懸濁液，然后通過CATB包裹Sb2O3，之后在超聲條件下包覆改性云母，電鏡顯示Sb2O3均勻分布在云母表面，并將改性云母應(yīng)用于玻璃鋼材料中。研究結(jié)果表明：玻璃鋼材料的燃燒速率、碳化溫度得到有效改善，提高了阻燃性能。
Gao等在70℃恒溫條件下，通過水解TiCl4-乙醇溶液制備了不同形態(tài)TiO2包覆云母的顏料，隨著TiO2負(fù)載增加，包覆形態(tài)由單分散的納米針變成聚集態(tài)的納米針花。結(jié)果表明：改性云母具有更強(qiáng)的紫外線屏蔽能力和更高的近紅外反射性能，TiO2包覆云母近紅外反射率高達(dá)97%。
5、機(jī)械力化學(xué)表面改性云母
機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)一般作用在原子或分子水平上，能顯著降低體系的反應(yīng)溫度和活化能，而且可以改變物質(zhì)的表面自由能、分散度、密度等性質(zhì)。機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)是在高速研磨、沖擊的狀態(tài)下進(jìn)行，使改性介質(zhì)之間發(fā)生壓縮、碾磨，進(jìn)而使兩種物質(zhì)充分接觸，以提高反應(yīng)效率、物質(zhì)的分散性、包覆率、界面結(jié)合強(qiáng)度、表面吸附能力等。常用的機(jī)械力改性法有球磨機(jī)、超音速氣流粉碎機(jī)、濕磨機(jī)等。
研究進(jìn)展：
徐霞等采用濕式攪拌磨制備了絹云母-TiO2復(fù)合顆粒，電鏡顯示TiO2的分散性極好，包覆率達(dá)90%以上，改性云母紫外光吸收性能與鈦白粉相當(dāng)，且涂料對(duì)比率顯著高于單一添加鈦白粉。
Du等采用機(jī)械力固相-化學(xué)反應(yīng)法，用納米CeO2顆粒包覆白云母（MC-Ce），然后用油酸對(duì)白云母進(jìn)行表面改性。結(jié)果表明：白云母、CeO2和MC-Ce均能改善樹脂的摩擦損耗和抗磨性能，MC-Ce復(fù)合顆粒比單顆粒具有更好的摩擦性能，MC-Ce優(yōu)異的摩擦學(xué)性能主要是因?yàn)镕e2O3和SiO2在MC-Ce的表面上形成了一層吸附膜，降低了其磨損損耗。
機(jī)械力化學(xué)改性法作用在研磨介質(zhì)的表面上，可以顯著降低體系的反應(yīng)溫度和活化能，促進(jìn)反應(yīng)快速的完成，這種改性方法具有操作簡(jiǎn)便、適應(yīng)范圍廣、時(shí)間短、成本低，改性后可直接得到產(chǎn)品，因此成為制備復(fù)合顆粒最有效和最有前景的方法之一。
6、插層改性云母
插層改性云母通常使用強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化物、高溫等方法使云母膨化，破壞層間的氫鍵，擴(kuò)大層間距離，使層間的表面能降低，然后再插入有機(jī)物，改變層間親水性，最后再進(jìn)行原位聚合，從而得到插層改性云母。通常用來膨化云母的試劑有濃硫酸、濃鹽酸、高錳酸鹽、硝酸鹽、雙氧水等。
研究進(jìn)展：
張起等采用加熱、酸浸、硝酸鋰預(yù)處理、陽(yáng)離子交換等方法合成了有機(jī)插層絹云母，改性云母制備的復(fù)合材料性能測(cè)定表明，其拉伸強(qiáng)度、楊氏模量、斷裂伸長(zhǎng)率均有顯著提高。
插層改性方法可以充分發(fā)揮云母的優(yōu)異特性，同時(shí)可有效提高云母與聚合物的相容性。Kima等采用將納米三苯基磷酸酯（TPP）插層云母制備了納米TPP插層云母復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)納米TPP復(fù)合材料與TPP相比具有更高的蒸發(fā)溫度，然后將納米TPP復(fù)合材料加入到丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）中，結(jié)果表明：聚合物復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性得到提高，極限氧指數(shù)（LOI）顯著增加，LOI達(dá)到44.8，并且當(dāng)加入少量偶聯(lián)劑于ABS材料中，其熱穩(wěn)定性得到進(jìn)一步提高；還發(fā)現(xiàn)，氧指數(shù)的提高與燃燒后形成炭的形態(tài)密切相關(guān)。
綜上所述，以上改性方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。偶聯(lián)劑、表面活性劑改性方法起步較早，發(fā)展較成熟，對(duì)偶聯(lián)劑種類、添加量、pH、溫度等條件的探索研究較深入。低聚物表面改性、插層改性，因操作繁瑣、工序時(shí)間長(zhǎng)、難度大而研究的較少，但改性效果優(yōu)勢(shì)大。共沉淀改性方法一般用來生產(chǎn)特種性能無機(jī)材料包覆改性的云母。機(jī)械力化學(xué)改性方法起步較晚，但其作用在材料的微觀層面，能促進(jìn)反應(yīng)的完成，同時(shí)具有工序時(shí)間短、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，有利于提高工作效率。
資料來源：《馮剛. 改性云母的制備及在聚丙烯中的應(yīng)用[D].河北大學(xué),2017》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處！
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