硅灰石是一種鈣的偏硅酸鹽礦物，常呈白色和灰白色，玻璃光澤到珍珠光澤。因其無(wú)毒、耐化學(xué)腐蝕、熱穩定性及尺寸穩定性良好、力學(xué)性能及電性能優(yōu)良以及具有補強作用等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用作高聚物基復合材料的增強填料。但是硅灰石粉體與高聚物基料的相容性差，因而直接加分散性不好，經(jīng)過(guò)表面改性處理后，可改進(jìn)與高聚物基料的相容性，增強其補強作用，使填充的高聚物基復合材料的力學(xué)性能更佳。
一、硅灰石改性方法
硅灰石的表面改性一般有偶聯(lián)劑表面改性、機械力表面化學(xué)改性和表面無(wú)機包覆法。
二、硅灰石改性工藝
硅灰石改性主要有兩種工藝，分別為濕法改性和干法改性，工藝流程圖如下：
濕法改性工藝流程
干法改性工藝流程
三、硅灰石常用的表面改性劑：
目前，硅灰石常用的表面改性劑主要有硅烷偶聯(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、硅烷偶聯(lián)改性
硅烷偶聯(lián)改性是硅灰石粉體常用的表面改性方法之一。一般采用干法改性工藝，偶聯(lián)劑的用量與要求的覆蓋率及粉體的比表面積有關(guān)。用氨基硅烷處理硅灰石時(shí)，用量為硅灰石重量的0.5%左右；甲基丙烯含氧硅烷的用量為硅灰石重量的0.75%，這二種改性產(chǎn)品分別填充尼龍6和聚酯代替30%的玻璃纖維可顯著(zhù)提高制品的力學(xué)性能。
2、表面活性劑改性
用硅烷偶聯(lián)劑處理硅灰石，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。因此，在某些應用條件下，可用較便宜的表面活性劑，如硬脂酸（鹽）、季胺鹽、聚乙二醇、高級脂肪醇聚氧乙烯醚（非離子型表面活性劑）等對硅灰石粉進(jìn)行表面改性處理。這些表面活性劑通過(guò)極性基團與顆粒表面的作用，覆蓋于顆粒表面，可大大增強硅灰石填料的親油性。
3、有機單體聚合反應改性
有機單體在硅灰石粉體/水懸浮液中的聚合反應試驗結果表明，其聚合體可以吸附于顆粒表面，這樣既改變了硅灰石粉體的表面性質(zhì)，有不影響其粒徑和白度。將此硅灰石粉體作涂料的填料，可降低涂料的沉降性和增強分散性。目前選擇在硅灰石粉體/水懸浮液中進(jìn)行聚合反應的單體是甲基丙烯酸甲酯。
四、硅灰石改性影響因素：
1、改性劑種類(lèi)和用量
改性劑種類(lèi)和用量是影響改性效果的重要因素。以硬脂酸為例，改性劑用量對改性效果的影響效果如下。隨著(zhù)改性劑用量的不斷增加，改性硅灰石在苯中的沉降高度也隨之變大。當改性劑用量為1.5%時(shí)，沉降高度最大，也就是說(shuō)此時(shí)的改性效果為最佳。隨后增加改性劑的用量，改性效果反而變差。
改性劑用量與沉降高度的關(guān)系
2、改性時(shí)間
以1.5%的硬脂酸為改性劑，保持其他條件不變，討論改性時(shí)間的影響。實(shí)驗發(fā)現改性時(shí)間為15分鐘時(shí)改性效果明顯優(yōu)于10分鐘的改性效果。但隨著(zhù)時(shí)間的進(jìn)一步增長(cháng)改性時(shí)間，改性效果反而下降，而且比較明顯。
3、改性溫度
溫度對濕法改性的效果也有很大的影響。適當的溫度有利于改性劑在水中的分散，但溫度過(guò)高反而會(huì )降低改性效果。
4、礦漿濃度
濕法改性時(shí)礦漿濃度也是影響硅灰石改性效果的重要因素。合理的礦漿濃度既可以提高改性效果又可以節約成本。礦漿濃度一般40%為最佳值。當超過(guò)該值時(shí)，礦漿的流動(dòng)性較差，不利于改性劑的充分分散。
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