（中國礦業(yè)大學(xué)，北京/鄭水林）表面改性是是優(yōu)化無(wú)機粉體材料性能的關(guān)鍵技術(shù)之一，對提高無(wú)機粉體的應用性能和價(jià)值有至關(guān)重要。中國無(wú)機粉體表面改性技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)始于20世紀80年代。90年代以后，由于塑料、橡膠、涂料等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，中國無(wú)機粉體表面改性技術(shù)的研發(fā)和應用速度加快并于20世紀90年代末期開(kāi)始了專(zhuān)用表面改性設備的研發(fā)。2000年以來(lái)，以表面改性配方、表面改性工藝、表面改性設備為代表的無(wú)機粉體表面改性技術(shù)取得了顯著(zhù)進(jìn)展，與工業(yè)發(fā)達國家的差距也得到縮小。本文在綜述無(wú)機粉體表面改性技術(shù)現狀的基礎上簡(jiǎn)要總結了近年來(lái)無(wú)機粉體表面改性技術(shù)、裝備及產(chǎn)品的進(jìn)展，并對其發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。
1.無(wú)機粉體表面改性技術(shù)現狀
1.1表面改性方法
表面改性方法很多。能夠改變粉體表面或界面物理化學(xué)性質(zhì)的方法，如表面有機包覆、液相化學(xué)沉淀包覆、氣相物理沉積，機械力化學(xué)、層狀結構粉體插層等都可稱(chēng)為表面改性方法。目前工業(yè)上無(wú)機粉體表面改性常用的方法主要有表面有機包覆、沉淀反應包覆、機械力化學(xué)及復合法等。
表面有機包覆改性是目前最常用的無(wú)機粉體表面改性方法。這是一種利用有機表面改性劑分子中的官能團在顆粒表面吸附或化學(xué)反應對顆粒表面進(jìn)行改性的方法。所用表面改性劑主要有偶聯(lián)劑(硅烷、鈦酸酯、鋁酸酯、鋯鋁酸酯、有機絡(luò )合物、磷酸酯等)、高級脂肪酸及其鹽、高級胺鹽、硅油或硅樹(shù)脂、有機低聚物及不飽和有機酸、水溶性高分子等。
沉淀反應包覆是利用化學(xué)沉淀反應將表面改性物沉淀包覆在被改性顆粒表面，是一種“無(wú)機/無(wú)機包覆”或“無(wú)機納米/微米粉體包覆”的粉體表面改性方法或粒子表面修飾方法。粉體表面包覆納米TiO2、ZnO、CaCO3等無(wú)機物的改性，就是通過(guò)沉淀反應實(shí)現的，如云母粉表面包覆TiO2制備珠光云母；鈦白粉表面包覆SiO2和Al2O3以及硅藻土和煅燒高嶺土表面包覆納米TiO2和ZnO；硅灰石粉體表面包覆納米碳酸鈣和納米硅酸鋁。
機械力化學(xué)改性是利用粉體超細粉碎及其它強烈機械力作用有目的地激活顆粒表面，使其結構復雜或表面無(wú)定形化，增強它與有機物或其他無(wú)機物的反應活性。機械化學(xué)作用可以提高顆粒表面的吸附和反應活性，增強其與有機基質(zhì)或有機表面改性劑的使用。以機械力化學(xué)原理為基礎發(fā)展起來(lái)的機械融合技術(shù)，是一種對無(wú)機顆粒進(jìn)行復合處理或表面改性，如表面復合、包覆、分散的方法。
插層改性是指利用層狀結構的粉體顆粒晶體層之間結合力較弱(如分子鍵或范德華鍵)或存在可交換陽(yáng)離子等特性,通過(guò)離子交換反應或特性吸附改變粉體性質(zhì)的方法。因此，用于插層改性的粉體一般來(lái)說(shuō)具有層狀晶體結構，如石墨、蒙脫土、蛭石、高嶺土等。
復合改性是指綜合采用多種方法（物理、化學(xué)和機械等）改變顆粒的表面性質(zhì)以滿(mǎn)足應用的需要的改性方法。目前應用的復合改性方法主要有有機物理/化學(xué)包覆、機械力化學(xué)/有機包覆、無(wú)機沉淀反應/有機包覆等。
1.2表面改性工藝
表面改性工藝依表面改性的方法、設備和粉體制備方法而選擇。目前工業(yè)上應用的表面改性工藝主要有干法工藝、濕法工藝、復合工藝三大類(lèi)。干法工藝根據作業(yè)方式的不同可以分為間歇式和連續式；濕法工藝又可分有機改性工藝和無(wú)機改性工藝。
干法工藝是一種應用最為廣泛的粉體表面改性工藝。目前對于無(wú)機填料和顏料，如重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣、高嶺土、滑石、硅灰石、硅微粉、氫氧化鋁和輕氧化鎂、陶土、陶瓷顏料等，大多采用干法表面改性工藝。原因是干法工藝具有簡(jiǎn)單、投資較省以及改性劑可選擇范圍寬等特點(diǎn)。其中，間歇式干法工藝可以在較大范圍內靈活調節表面改性的時(shí)間（即停留時(shí)間），但顆粒表面改性劑難以包覆均勻，生產(chǎn)效率較低，勞動(dòng)強度大，有粉塵污染，難以適應大規模工業(yè)化生產(chǎn)，一般應用于小規模生產(chǎn)。連續式改性工藝的特點(diǎn)是粉體與表面改性劑的分散較好，顆粒表面包覆較均勻，勞動(dòng)強度小，生產(chǎn)效率高，適用于大規模工業(yè)化生產(chǎn)。連續式干法表面改性工藝常常置于干法粉體制備工藝之后，大批量連續生產(chǎn)各種無(wú)機活性粉體，特別是用于塑料、橡膠、膠粘劑等高聚物基復合材料以及涂料、油墨的無(wú)機填料和顏料。
濕法有機表面改性工藝與干法工藝相比具有表面改性劑分散好、表面包覆均勻等特點(diǎn)，但需要后續脫水（過(guò)濾和干燥）作業(yè)。一般適用于可水溶或可水解的有機表面改性劑以及濕法制粉（包括濕法機械超細粉碎和化學(xué)制粉）需要干燥的場(chǎng)合，如沉淀碳酸鈣（特別是納米碳酸鈣）、濕法細磨重質(zhì)碳酸鈣、超細氫氧化鎂、超細二氧化硅等的表面改性，這是因為化學(xué)反應后生成的漿料在過(guò)濾和干燥之前進(jìn)行表面改性，還可使物料干燥后不形成硬團聚，改善其分散性。
無(wú)機沉淀包覆也是一種濕法改性工藝。它包括制漿、水解、沉淀反應和后續洗滌、脫水、煅燒或焙燒等工序或過(guò)程。
復合工藝的類(lèi)型較多，如機械力/化學(xué)包覆、無(wú)機沉淀/有機包覆、物理沉淀/化學(xué)包覆等。
機械力化學(xué)/化學(xué)包覆復合改性工藝是在機械力作用或細磨、超細磨過(guò)程中添加表面改性劑，在粉體粒度減小的同時(shí)對顆粒進(jìn)行表面化學(xué)包覆改性的工藝。這種復合表面改性工藝的特點(diǎn)是可以簡(jiǎn)化工藝，某些表面改性劑還可在一定程度上提高超細粉碎效率。不足之處是溫度不好控制；此外，由于改性過(guò)程中顆粒不斷被粉碎，產(chǎn)生新的表面，顆粒包覆難以均勻，要設計好表面改性劑的添加方式才能確保均勻包覆和較高的包覆率；此外，如果粉碎設備的散熱不好，強烈機械力作用過(guò)程中局部的過(guò)高溫升可能使部分表面改性劑分解或分子結構被破壞。
無(wú)機沉淀/有機包覆復合工藝是在沉淀包覆改性之后再進(jìn)行表面有機化學(xué)包覆改性，實(shí)質(zhì)上是一種無(wú)機/有機復合改性工藝。這種復合改性工藝已廣泛用于復合鈦白粉表面改性，即在沉淀包覆SiO2或Al2O3薄膜的基礎上，再用有機表面改性劑對TiO2/SiO2或Al2O3復合顆粒進(jìn)行表面有機包覆。
1.3表面改性設備
目前工業(yè)上應用的表面改性設備有兩大類(lèi)。一是從化工、塑料、粉碎、分散等行業(yè)中引用過(guò)來(lái)的，如干法表面改性用的高速加熱式混合機、臥式加熱混合機、沖擊式粉體表面改性機、以及濕法表面改性用的反應釜、可控溫反應罐；二是專(zhuān)用粉體表面改性設備，主要是SLG型連續式粉體表面改性機。
1.4表面改性劑及其配方
粉體的表面改性，主要是依靠表面改性劑（或處理劑、包覆劑）在粉體顆粒表面的吸附、反應、包覆來(lái)實(shí)現的。因此，表面改性劑對于粉體的表面改性具有決定性作用。目前應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其鹽等，其常見(jiàn)國產(chǎn)品種及應用列于表1。
2000年以來(lái)，隨著(zhù)表面改性無(wú)機粉體用量不斷增加，針對GCC、PCC、納米碳酸鈣、高嶺土、滑石、云母、硅微粉及白炭黑、無(wú)機阻燃填料、硅灰石、葉蠟石、硅藻土、氧化鋅、鈦白粉、硫酸鋇、陶土、氧化鐵（紅）、陶瓷顏料等無(wú)機粉體的專(zhuān)有表面改性配方技術(shù)也在不斷積累和成熟。這些表面改性配方包括：用于PVC基塑料制品的碳酸鈣(GCC和PCC) ；用于工程塑料、塑料薄膜、橡膠、涂料、電纜等的超細高嶺土、硅灰石、云母、硅微粉等；用于PVC和EVA、PP等材料阻燃填料的超細氫氧化鎂、氫氧化鋁和復合阻燃填料；用于PP、PE基工程塑料的超細滑石粉、云母粉等；用于橡膠的超細絹云母、粉煤灰微珠、陶土等；用于油漆涂料的無(wú)機顏料和復合陶瓷的無(wú)機顏料，等等。但是，目前無(wú)機粉體表面改性配方還不能完全適應相關(guān)應用領(lǐng)域快速發(fā)展的需要。
表1 表面改性劑及其應用
| 名 稱(chēng) |
品 種 |
應 用 |
偶
聯(lián)
劑 |
鈦酸酯 |
單烷氧基型（NDZ-101、JN-9、YB-203、JN-114、YB-201、T1-1、T1-2、T1-3等）；螯合型（YB-301、YB-401、JN-201、YB403、JN-54、YB404、JN-AT、YB405、T2-1、T3-1等）；配位型（KR-41B、KR-46等） |
碳酸鈣、碳酸鎂、氧化鎂、氧化鈦、氧化鋅、氧化鐵、滑石、硅灰石、重晶石、氫氧化鋁、氫氧化鎂、葉蠟石等 |
硅 烷 |
氨基硅烷（SCA-1113、SCA-1103、SCA-603、SCA-1503、SCA-602、SCA-613等）；環(huán)氧基硅烷（KH-560、SCA-403等）；硫基硅烷（KH-590、SCA-903、D-69等）；乙烯基硅烷（SCA-1603、SCA-1613、SCA-1623等）；甲基丙基酰氧基硅烷（SCA-503）；等 |
石英、二氧化硅、玻璃纖維、高嶺土、滑石、硅灰石、氫氧化鋁、氫氧化鎂、云母、葉蠟石、凹凸棒石、海泡石、電氣石等 |
鋁酸酯 |
DL系列：411-A、411-B、411-C、411-D、412-A、412-B、414、481、881、882、452、471、472等；
F系列：F-1、F-2、F-3、F-4等；
H系列：H-2、H-3、H-4；
L系列：L-1A、L-1B、L-1H、L-2、L-3A |
碳酸鈣、碳酸鎂、高嶺土、滑石、硅灰石、氧化鐵、重晶石、氫氧化鋁、氫氧化鎂、粉煤灰、石膏粉、云母、葉蠟石等 |
| 鋁鈦復合 |
FT-1、FT-2 |
同上 |
| 表面活性劑 |
陰離子 |
硬脂酸（鹽）、磺酸鹽及其酯、高級磷酸酯鹽 |
輕質(zhì)碳酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣、硅灰石、膨潤土、高嶺土、氫氧化鎂、滑石、葉蠟石等 |
| 陽(yáng)離子 |
高級胺鹽（伯胺、仲胺、叔胺及季銨鹽） |
| 非離子 |
聚乙二醇型、多元醇型 |
| 水溶性高分子 |
聚丙烯酸（鹽）及其共聚物、聚乙烯醇、聚馬來(lái)酸等 |
碳酸鈣、磷酸鈣、鐵紅、陶瓷顏料等 |
| 有機硅 |
二甲基硅油、甲基硅油、羥基硅油、含氫硅油等 |
二氧化硅、高嶺土、顏料等、 |
| 有機低聚物 |
無(wú)規聚丙烯、聚乙烯蠟、環(huán)氧樹(shù)脂等 |
二氧化硅、云母、碳酸鈣等 |
| 不飽和有機酸 |
丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、馬來(lái)酸、氯丙烯酸等 |
長(cháng)石、陶土、紅泥、氫氧化鋁等 |
| 無(wú)機表面改性劑 |
金屬（鈦、鉻、鐵、鋁、鋅等）鹽；硅酸、碳酸、硫酸鹽等 |
云母、鈦白粉、硅藻土、催化劑等 |
1.5粉體表面改性的評價(jià)及標準
目前粉體表面改性效果的評價(jià)方法尚未完善和規范。表面改性效果的評價(jià)方法一般可以分為直接評價(jià)法和間接評價(jià)法。所謂直接評價(jià)法就是通過(guò)表面改性前后粉體的表面物理化學(xué)性質(zhì)和體相性質(zhì)，如潤濕性、吸油值，分散性、黏度、表面結構與成分、粒度大小與分布等的變化來(lái)表征和評價(jià)顆粒表面改性的效果；間接評價(jià)法就是通過(guò)評價(jià)表面改性前后粉體在實(shí)際應用領(lǐng)域中的應用性能來(lái)評價(jià)粉體表面改性的效果。如用于高聚物基復合材料填料的表面改性，可以通過(guò)檢測填料填充的高聚物復合材料的力學(xué)性能來(lái)評價(jià)；顏料的表面改性可以通過(guò)其遮蓋力、著(zhù)色率、色差、分散穩定性等檢測結果來(lái)評價(jià)。由于粉體表面改性的目的性和專(zhuān)業(yè)性很強，間接評價(jià)法非常重要，是評價(jià)表面改性粉體應用價(jià)值的主要依據。
目前有關(guān)粉體材料性能參數測試的標準有很多，大多都是針對某一種粉體材料進(jìn)行性能測定時(shí)所做的標準規范。因此，一方面，實(shí)際工作中要根據具體粉體材料及測量的參數進(jìn)行選擇；另一方面，也需要對檢測標準或方法進(jìn)行必要的規范。
2.粉體表面改性技術(shù)進(jìn)展
2.1表面改性工藝與設備
2003年研發(fā)成功的SLG型連續粉體表面改性機改變了我國自20世紀80年代以來(lái)干法改性以高攪機間歇方式為主的格局，不僅顯著(zhù)提高了表面改性粉體的質(zhì)量和改性作業(yè)的效率，而且降低了改劑用量和能耗：改性劑用量平均下降10%以上，單位產(chǎn)品能耗降低50%以上。同時(shí)解決了間歇式改性設備產(chǎn)品團聚（必須進(jìn)行篩分或分級）、超細粉體外溢、損失物料和污染等問(wèn)題，并且減輕了勞動(dòng)強度。目前，SLG型連續表面改性機已在工業(yè)上得到廣泛應用，應用領(lǐng)域包括超細及納米碳酸鈣、高嶺土、氫氧化鎂及氫氧化鋁、絹云母、滑石、硫酸鋇、納米氧化鋅以及超細粉煤灰（玻璃微珠）、白炭黑、鈦白粉、納米銀粉等無(wú)機粉體。
SLG型干法連續粉體表面改性機集成沖擊、剪切和摩擦力、變向氣旋渦流等作用對粉體和改性劑進(jìn)行高強度分散并強化粉體與表面改性劑的碰撞作用；利用變向渦流氣旋的紊流作用增加顆粒與表面改性劑的作用機會(huì )和確保作用時(shí)間；依靠摩擦產(chǎn)生改性劑與粉體顆粒表面作用所需的溫度。
以SLG型連續粉體表面改性機為主的干法粉體連續表面改性系統采用計量控制連續連動(dòng)給料和給藥（改性劑）技術(shù)及旋風(fēng)集料和濾袋收塵以及負壓運行原理連續收集產(chǎn)品。其主要特點(diǎn)是：①對超細粉體和表面改性劑分散性好，表面包覆效果好；②粉體與表面改性劑的作用機會(huì )均等；③改性溫度和停留時(shí)間可調；④能耗低（超細活性輕質(zhì)碳酸鈣£35 kWh/t產(chǎn)品）；⑤自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)便；⑥結構緊湊、負壓運行、無(wú)粉塵外溢；⑦單機生產(chǎn)能力大，國家“十一五”科技支撐計劃項目（2008BAE60B01）支持完成的SLG-3/900機型，處理能力達到5 t/h以上。
近年來(lái)，國內專(zhuān)家學(xué)者在表面改性工藝，特別是超細粉碎與表面改性一體化工藝及納米粉體的原位修飾或表面改性工藝方面取得了顯著(zhù)進(jìn)展：
國家“十一五”科技支撐計劃重點(diǎn)項目“非金屬礦資源綜合利用技術(shù)研究”完成了機械超細粉碎——表面改性一體化裝置；該裝置針對超細粉碎過(guò)程中表面改性存在的顆粒包覆不均勻、包覆率不高等缺點(diǎn)在設備結構上進(jìn)行了創(chuàng )新，但目前產(chǎn)品細度只能達到D97=15 mm左右，有待進(jìn)一步改進(jìn)。
在壓輥磨或環(huán)輥磨超細粉碎方解石過(guò)程中添加液態(tài)鋁酸酯偶聯(lián)劑及其它表面改性劑，生產(chǎn)出了滿(mǎn)足涂料、橡膠、人造石材等部分領(lǐng)域應用要求的超細活性重質(zhì)碳酸鈣填料。
在重質(zhì)碳酸鈣、水鎂石等濕法超細研磨過(guò)程中進(jìn)行表面改性已實(shí)現了產(chǎn)業(yè)化，如在水鎂石濕式超細研磨生產(chǎn)超細氫氧化鎂中添加表面改性劑，在超細粉碎的同時(shí)實(shí)現超細氫氧化鎂的初步改性。
無(wú)機納米粉體的表面改性或原位修飾是近年來(lái)無(wú)機粉體表面改性最主要的進(jìn)展之一。在無(wú)機納米粉體，如納米碳酸鈣、納米氧化鋅、納米SiO2、納米TiO2、納米無(wú)機晶須等的濕法制備過(guò)程中，在原級粒子生成、晶粒生長(cháng)過(guò)程或干燥前及時(shí)采用表面改性或表面修飾工藝，以控制產(chǎn)物的粒度分布、防止納米粒子形成硬團聚體方面進(jìn)行了大量研究并取得了顯著(zhù)進(jìn)展。
一種氣流湍流顆粒表面改性處理工藝與裝備采用高速氣流形成的強湍流場(chǎng)對顆粒進(jìn)行分散處理，使分散后的顆粒與氣體一起呈懸浮態(tài)，然后通過(guò)霧化器將改性劑霧化噴入呈懸浮分散狀態(tài)的系統中，經(jīng)過(guò)充分碰撞與混合，使改性劑包覆于顆粒表面，完成粉體的表面改性處理。
2.2表面改性劑及其配方
表面改性劑近幾年取得的主要進(jìn)展是：
①硅烷偶聯(lián)劑 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度加快，產(chǎn)品品種、質(zhì)量明顯提高，生產(chǎn)能力不僅能滿(mǎn)足國內所需，還出口國外市場(chǎng)。
②鋁酸酯偶聯(lián)劑 繼膏狀產(chǎn)品之后，相繼開(kāi)發(fā)了液態(tài)、水溶性產(chǎn)品和兼具助磨和改性作用的新產(chǎn)品；應用范圍擴大，使用更加方便。
③鈦酸酯偶聯(lián)劑 品種增多，開(kāi)發(fā)了水溶性產(chǎn)品以及針對特定用途的專(zhuān)用分散改性劑和復合改性劑。如用于船舶漆填料和顏料的專(zhuān)用改性劑、無(wú)機納米粉體分散與抗團聚改性劑等。
還有專(zhuān)用于超細沉淀碳酸鈣和納米碳酸鈣表面改性的表面活性劑二磷酸酯鹽等等。
表面改性劑的發(fā)展呈現出二個(gè)顯著(zhù)的特點(diǎn)：一是復合型表面改性劑的開(kāi)發(fā)，如鈦/鋁復合偶聯(lián)劑、鋯/鋁偶聯(lián)劑、硅/鋁復合偶聯(lián)劑等，提高了偶聯(lián)劑的適用性，并降低了粉體表面改性成本；二是專(zhuān)用表面改性劑的開(kāi)發(fā)，如無(wú)機阻燃填料專(zhuān)用硅烷、鈦酸酯和鋁酸酯改性劑；專(zhuān)用表面改性劑針對性強，可以提高某一特定用途無(wú)機改性粉體的應用性能。
表面改性劑配方是表面改性的核心技術(shù)，具有實(shí)用價(jià)值的表面改性配方大多以發(fā)明專(zhuān)利的方式公開(kāi)。表面改性配方技術(shù)雖然仍是目前國內與美、歐、日等發(fā)達國家和相關(guān)跨國公司差距較大的領(lǐng)域，但近幾年由于企業(yè)研發(fā)投入的增加，取得了顯著(zhù)進(jìn)展。例如，用于涂料、油墨、橡塑功能填料的納米碳酸鈣的表面改性劑配方；用于人造石的重質(zhì)碳酸鈣的表面改性配方；用于無(wú)機助燃填料的復合與表面改性劑配方；PP和PA6用針狀硅灰石增強填料的表面改性劑配方；工程塑料用滑石粉的表面改性配方以及用于涂料、塑料的超細鈦白粉、超細和納米白炭黑的表面改性劑配方等，已達到工業(yè)應用的程度或已經(jīng)在工業(yè)上得到應用，不僅給企業(yè)帶來(lái)了較好的經(jīng)濟效益，也促進(jìn)了相關(guān)應用的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品升級。
2.3層狀硅酸鹽礦物粉體的插層改性
層狀硅酸鹽礦物粉體的插層改性是研究最為活躍的表面改性領(lǐng)域之一。雖然早在上個(gè)世紀70年代前后就有“有機膨潤土”這類(lèi)有機季銨鹽類(lèi)插層改性的產(chǎn)品問(wèn)世，但近10年來(lái)研究日趨廣泛和深入。除了有機膨潤土產(chǎn)品品種和生產(chǎn)技術(shù)不斷改進(jìn)之外，聚合物/蒙脫土納米復合材料、膨潤土或蒙脫石的無(wú)機柱撐或交聯(lián)等的研究和產(chǎn)業(yè)化也取得了顯著(zhù)進(jìn)展。特別是聚合物/蒙脫土納米復合材料已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，對新型聚合物/黏土納米復合材料的發(fā)展有重要推動(dòng)作用；此外，高嶺土插層納米復合材料、蛭石插層改性等層狀硅酸鹽礦物的插層改性技術(shù)研發(fā)也取得一些有價(jià)值的進(jìn)展。
2.4表面無(wú)機復合改性
粉體的表面無(wú)機復合改性是制備功能粉體材料的重要技術(shù)方法，近年來(lái)已成為粉體表面改性技術(shù)和功能材料制備技術(shù)的熱點(diǎn)研發(fā)方向之一。目前取得的主要進(jìn)展是主要是納米金屬或氧化物、氫氧化物、碳酸鹽表面改性的復合礦物粉體材料，如金屬/粉煤灰空心微珠復合粉體、金屬氧化物/硅灰石復合粉體、納米TiO2/多孔礦物復合粉體(TiO2/硅藻土、 (TiO2/蛋白土、TiO2/凹凸棒石、 TiO2/沸石、 TiO2/海泡石等)、金屬氧化物/重晶石復合粉體、金屬氧化物/云母復合粉體等；表面無(wú)機復合改性方法主要有物理法(如氣相沉積、真空或濺射鍍膜、機械研磨)和化學(xué)法（如均勻沉淀、溶膠凝膠）等；其中一些復合粉體材料,如納米TiO2/硅藻土復合光催化材料及氮摻雜納米TiO2/凹凸棒石復合光催化材料已進(jìn)行中試和產(chǎn)業(yè)化。表面無(wú)機復合改性涉及應用廣泛的新型功能材料的開(kāi)發(fā)，具有重要的商業(yè)化價(jià)值，因此，申請的發(fā)明專(zhuān)利近幾年逐年增加。
采用磁控濺射技術(shù)在粉煤灰微珠表面鍍鎳、銅、銀等金屬膜使粉煤灰中的玻璃微珠這種普通的粉體材料的應用價(jià)值顯著(zhù)提高，在航空航天材料領(lǐng)域及其他新材料領(lǐng)域展現良好的應用前景。
國家“十一五”科技支撐重點(diǎn)項目“優(yōu)勢非金屬礦資源高效利用技術(shù)研究2006BAB12B01”開(kāi)發(fā)了一種表面納米硅酸鋁包覆改性的復合硅灰石礦物纖維。這種表面無(wú)機改性礦物纖維可以顯著(zhù)提高其在PP及PA6中的填充性能，包括沖擊強度、拉伸強度、彎曲強度及熱變形溫度等。
納米二氧化鈦具有光催化活性高、化學(xué)性質(zhì)穩定、使用安全和無(wú)毒無(wú)害等優(yōu)點(diǎn)，是一種有廣泛應用前景的綠色環(huán)境污染治理材料。但是，純TiO2光催化材料往往是高分散的微細粉末，直接使用存在著(zhù)分散性差、難以回收、吸附捕捉能力不強等問(wèn)題，而且生產(chǎn)和使用成本高。2000年以來(lái)，負載型納米TiO2復合材料成為該領(lǐng)域研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。研究使用的載體材料包括多孔玻璃、硅藻土、蛋白土、沸石、凹凸棒石、海泡石等天然或人造多孔無(wú)機材料以及金屬和有機物等，其目的是降低生產(chǎn)成本，便于使用，同時(shí)提高納米TiO2的吸附捕捉性能和降低其禁帶寬度，以提高其應用性能。雖然這些研發(fā)大多數還處于實(shí)驗室研究階段，但是，納米TiO2/硅藻土復合粉體材料已于2008年在臨江市建立了年產(chǎn)120噸的中試規模生產(chǎn)線(xiàn),中試產(chǎn)品已經(jīng)在木制百葉窗、木地板、硅藻泥壁材、內墻涂料和壁紙等。
這種納米TiO2/硅藻土復合材料具有以下特性：①兼具吸附捕捉性能與光催化降解性能；②具有較高的比表面積和良好的光透性；③在紫外光和太陽(yáng)光下都有優(yōu)良的光催化性能而且穩定性和重復使用性能。
產(chǎn)品應用于木制百葉窗及高密度板印刷地板，經(jīng)國家建筑材料工業(yè)環(huán)境監測中心權威檢測，表面每平方米覆有4～8g納米TiO2/硅藻土復合材料的木制品在日光燈下48小時(shí)內對室內甲醛的去除率達到75%以上。
表面無(wú)機復合改性的其他進(jìn)展還有已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化并產(chǎn)生顯著(zhù)經(jīng)濟和社會(huì )效益的表面物理和化學(xué)復合的活性無(wú)機阻燃劑；已經(jīng)在冰箱、空調、塑料管材等中得到應用的沸石載銀、銅抗菌材料；重晶石基復合導電礦物粉體材料；納米氧化鋅或納米氧化鈦/白色礦物抗紫外線(xiàn)復合材料等等。
3.粉體表面改性技術(shù)的發(fā)展趨勢
無(wú)機粉體表面改性是因應現代高技術(shù)、新材料產(chǎn)業(yè)，特別是功能材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展而興起的新技術(shù)，適應現代社會(huì )環(huán)保、節能、安全、健康的需求；無(wú)機粉體表面改性產(chǎn)品是最具發(fā)展前景的功能粉體材料，預計未來(lái)10年市場(chǎng)需求量將以平均8%~10%左右的速度增長(cháng)。在上述背景下，筆者認為未來(lái)粉體表面改性技術(shù)的主要發(fā)展趨勢將是：
（1）發(fā)展適用性廣、分散性能好、粉體與表面改性劑的作用機會(huì )均等、表面改性劑包覆均勻、改性溫度和停留時(shí)間可調、單位產(chǎn)品能耗和磨耗較低、無(wú)粉塵污染的先進(jìn)工藝與裝備集成；并在此基礎上采用先進(jìn)的人工智能技術(shù)對主要工藝參數和改性劑用量進(jìn)行在線(xiàn)自動(dòng)調控，以實(shí)現表面改性劑在顆粒表面的單分子層吸附、穩定產(chǎn)品質(zhì)量和方便操作。
（2）在現有表面改性劑的基礎上、采用先進(jìn)技術(shù)降低生產(chǎn)成本，尤其是各種偶聯(lián)劑的成本；同時(shí)采用先進(jìn)化學(xué)、高分子、生化和化工科學(xué)技術(shù)和計算機技術(shù)，研發(fā)應用性能好、成本低、在某些應用領(lǐng)域有專(zhuān)門(mén)性能或特殊功能并能與粉體表面和基質(zhì)材料形成牢固結合的新型表面改性劑。
（3）在多學(xué)科綜合的基礎上，根據目的材料的性能要求 “設計”粉體表面；運用現代科學(xué)技術(shù)，特別是采用先進(jìn)計算技術(shù)及智能技術(shù)輔助設計粉體表面改性工藝和改性劑配方，以減少實(shí)驗室工藝和配方試驗工作量和提高表面改性工藝和改性劑配方的科學(xué)性和實(shí)用性。
（4）科學(xué)規范表面改性產(chǎn)品的直接表征和測試方法；應用已有的相關(guān)國家或行業(yè)標準根據表面改性的目的和用途建立評價(jià)指標、評價(jià)標準和評價(jià)方法。
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