硅灰石是一種鈣的偏硅酸鹽礦物，具有針狀結構習性，長(cháng)徑比高，各向異性強，作為填料時(shí)對基體的補強性好，廣泛用于陶瓷、涂料和橡塑等領(lǐng)域。
天然硅灰石顆粒表面具有類(lèi)似石英表面的親水特性，將其作為橡塑制品填料時(shí)，往往分散效果差，難以與有機基體實(shí)現在界面的良好結合，使得其填充制品的力學(xué)性能不能得到很好發(fā)揮。
因此，需要硅灰石進(jìn)行疏水改性，改變其表面潤濕性，進(jìn)而提高其在有機基體中的分散性和界面相容性。
硅灰石粉體表面改性以化學(xué)方法為主，常用的表面改性劑有硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯和鋁酸酯偶聯(lián)劑、表面活性劑及甲基丙烯酸甲脂等。
1、硬脂酸鈉改性硅灰石
?。?）試劑材料
硅灰石樣品：吉林某地硅灰石粉，粒徑d50為20.42μm，白度為88.44%，吸油量15.37g/100g。
其他原料：硬脂酸鈉等。
?。?）改性工藝
以硬脂酸鈉為改性劑，采用濕法方式對硅灰石粉體進(jìn)行表面有機改性：硅灰石加水配制成懸浮液→加入硬脂酸鈉溶液→加熱→攪拌→過(guò)濾→干燥表征（測量接觸角、活化指數、分散
指數、顯微圖像）→分散機理分析。
?。?）硅灰石改性效果和分散行為表征
硅灰石改性效果通過(guò)改性產(chǎn)物的活化指數、接觸角和改性硅灰石在煤油中的分散穩定性指數和顯微圖像進(jìn)行表征。
活化指數是指將改性粉體置于水中攪拌后，漂浮在水氣界面的粉體占總量的百分數。顆粒表面疏水性越強，其潤濕周邊的載著(zhù)力就越大，漂浮的趨勢也就越大，因而測定粉體在水面上漂浮量的多少便可直觀(guān)反映改性效果。稱(chēng)取樣品1.00g置于盛有200mL水的分液漏斗中，振蕩、靜置，待分層后放出底部沉降部分干燥、稱(chēng)量，并計算活化指數H=[（總質(zhì)量-沉降部分質(zhì)量）/總質(zhì)量]×100%。
接觸角是指氣、液、固3相交界處的氣-液界面和固-液界面之間（包含液體）的夾角，可定量反映固體表面被液體潤濕程度，進(jìn)而評判改性效果。測量時(shí)先將樣品壓制成具有平整表面的固體片，再使用潤濕角測量?jì)x對固體片進(jìn)行測量。
分散穩定性指數（X）是指粉體在介質(zhì)中沉降一段時(shí)間后，沉降區上部懸浮液（稀釋?zhuān)┪舛扰c下部懸浮液吸光度（分別為B和A）的比值，X越大，說(shuō)明分散性越好。采用紫外可見(jiàn)分光光度計分別測量B和A，并計算X=（B/A）×100%。同時(shí)，在沉降開(kāi)始取懸浮液樣品用BT-1600百特顆粒圖像分布儀進(jìn)行顯微鏡圖像觀(guān)察。
2、結果與討論
?。?）改性工藝對硅灰石改性效果的影響
考察硅灰石料漿濃度（料漿中固體顆粒的質(zhì)量分數）、改性溫度、改性時(shí)間和硬脂酸鈉用量等工藝因素對硅灰石活化指數（H）和在煤油中的分散穩定性指數（X）的影響。
改性工藝對硅灰石活化指數（H）和分散穩定性指數（X）的影響
從上述試驗結果可以看出：
●改性前硅灰石H值為0，經(jīng)硬脂酸鈉改性后H值最高可增加至95%，說(shuō)明改性已使顆粒表面由親水性向疏水性轉變。
●硅灰石改性前X為0，改性后增加至約40%，改性后硅灰石表面強烈疏水，從而與有機非極性介質(zhì)性質(zhì)相近。
●通過(guò)改變改性工藝可顯著(zhù)改變硅灰石產(chǎn)物的H與X值，從而調控硅灰石表面疏水化程度。
●實(shí)驗優(yōu)化條件為：硬脂酸鈉用量質(zhì)量分數1.5%、改性溫度50℃、改性時(shí)間30min、料漿濃度10%；最佳改性指標為：活化指數H=95%，分散穩定性指數X=38.70%。
?。?）改性硅灰石顆粒在溶劑中的潤濕接觸角
從上表可以看出：
改性硅灰石被水潤濕接觸角為69.33°，與改性前10.83°相比顯著(zhù)增大，這說(shuō)明硅灰石有機改性導致表面疏水化的效果良好。
采用硅烷偶聯(lián)劑改性硅灰石，可大大改善其與聚合物的相容性，增強填充效果，但硅烷偶聯(lián)劑改性生產(chǎn)成本較高。采用硬脂酸鈉（表面活性劑）對硅灰石粉進(jìn)行表面改性處理，可通過(guò)極性基團與硅灰石顆粒表面的作用，覆蓋于顆粒表面，可大大增強硅灰石填料的親油性。
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