近年來(lái)，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用行業(yè)關(guān)注。

經(jīng)常會(huì )有客戶(hù)這樣問(wèn)：“能給個(gè)表面改性配方嗎？”

沒(méi)有那么簡(jiǎn)單！

因為，粉體表面改性涉及改性目的、機理、方法、改性劑、工藝、設備、過(guò)程控制和產(chǎn)品檢測等多個(gè)方面，可謂是“一把鑰匙開(kāi)一把鎖”，基本沒(méi)有“拿來(lái)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(kāi)粉體改性過(guò)程中的一些沒(méi)有必要的誤區，少走彎路?。?/span>這一次，我們?yōu)槟銣蕚淞?節粉體表面改性技術(shù)精修課！）

表面改性可以使無(wú)機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。

• 要想增強無(wú)機粉體與有機高分子聚合物的相容性和在有機質(zhì)中的分散性，以提高材料的機械強度和綜合性能，可選擇有機表面改性；

• 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(jué)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)現粉體表面改性預期目的的關(guān)鍵，具有很強的針對性。從表面改性劑分子與無(wú)機粉體表面作用的角度來(lái)考慮，應盡可能選擇能與粉體顆粒表面進(jìn)行化學(xué)反應或化學(xué)吸附的表面改性劑，因為物理吸附在其后應用過(guò)程中的強烈攪拌或擠壓作用下容易脫附。

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

• 當表面呈酸性時(shí)（如SiO2），胺＞羧酸＞醇＞苯酚；

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

• 當表面呈堿性時(shí)（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(wú)機粉體（填料或顏料）要求表面親油性好，即與有機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(wú)機粉體表面疏水親油的表面改性劑；

煅燒高嶺土表面官能團和反應活性點(diǎn)主要為Si-O和Al-O鍵，因此應選擇易與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(lèi)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(mǎn)足表面改性劑的應用要求或應用條件，對表面改性劑的分散性好，能夠實(shí)現表面改性劑在粉體表面均勻且牢固的包覆；同時(shí)要求工藝簡(jiǎn)單、參數可控性好、產(chǎn)品質(zhì)量穩定，而且能耗低、污染小。

因此，選擇表面改性工藝時(shí)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，如反應溫度和反應時(shí)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(guò)濾和干燥），也可干燥后采用干法改性工藝。

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

對于不能溶于水的有機表面改性劑，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、乳化等預處理。對于某些對改性溫度要求不嚴的表面改性，可以在粉體研磨粉碎過(guò)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。

粉體表面改性設備的類(lèi)型很多，既有干法改性設備，也有濕法改性設備，其選擇的依據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會(huì )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(shí)間在一定范圍內可調。

• 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(shí)也可以提高設備的運轉效率，降低運行成本。

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

• 連續生產(chǎn)，操作簡(jiǎn)便，勞動(dòng)強度小。

• 運行平穩、可靠。

• 自動(dòng)控制水平高，能根據物料性質(zhì)和表面改性劑的性質(zhì)自動(dòng)調節處理量、改性劑添加量以及改性溫度和停留時(shí)間等因素。

• 設備的生產(chǎn)能力要與設計生產(chǎn)規模相適應。在設計生產(chǎn)規模加大時(shí)，要盡量選用大型設備，減少設備的臺數，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)！