對于旨在提高無(wú)機填料或顏料與高聚物基料相容性或表面疏水性的表面改性，可采用“活化指數”來(lái)檢測和表征表面改性的效果。
　　無(wú)機填料或顏料粉體一般相對密度較大，而且表面呈極性狀態(tài)，在水中自然沉降。而有機表面改性是非水溶性的表面活性劑或偶聯(lián)劑，因此，經(jīng)表面改性處理后的無(wú)機粉體（顏料或填料），表面由極性變?yōu)榉菢O性，對水呈現出較強的非浸潤性。這種非浸潤性的細小顆粒，在水中由于巨大的表面張力，使其如同油膜一樣漂浮不沉。
　　根據這一現象，提出“活化指數”的概念，用H表示，其含義用下式表示：
 

H=樣品中飄浮部分的質(zhì)量（g）/樣品總質(zhì)量（g）
 

▲曲線(xiàn)中a點(diǎn)所對應的橫坐標A點(diǎn)，即是表面改性劑在無(wú)機填料或顏料表面形成單分子覆蓋層的用量，可作為表面改性劑的最佳用量。但是實(shí)際處理中，應略低于該用量。
 

　　由上圖可知，未經(jīng)表面活化（即改性）處理的無(wú)機粉體，H=0；活化處理最徹底時(shí)，H=1.0（100%）；H由0-1.0的變化過(guò)程，可反映出粉體表面活化程度由小至大，也即表面有機處理效果好壞的程度。
　　在無(wú)機填料或顏料的有機表面改性工藝中，表面改性劑的品種和用量對填充體系的性能有顯著(zhù)影響。表面改性劑的用量可參考“活化指數”來(lái)確定。
　　所謂最佳用量，即表面改性劑在填料或顏料顆粒表面上，覆蓋單分子層的用量，大于此用量，則將形成多層物理吸附的界面薄弱層，從而引起填允物的強度下降；低于最佳用量，則填料顆粒表面處理不完全，反映在“活化指數”H的變化曲線(xiàn)中，隨著(zhù)表面改性劑用量的增加，開(kāi)始階段H呈上升趨勢，H由0升至1.0然后不再變化。
　　應當指出，活化指數不能作為粉體表面改性產(chǎn)品的唯一質(zhì)量指標。一方面，用不同的表面改性劑改性后，活化指數可能不同，但決不意味著(zhù)活化指數越高，表面改性效果就越好，應該結合其他指標，如吸附類(lèi)型（化學(xué)吸附還是物理吸附）、與高聚物基料的作用以及應用性能指標來(lái)綜合考慮。
 
■ 舉例：碳酸鈣活化度的測定
 
　　《GB/T 19281-2014 碳酸鈣分析方法》中活化度的測定。
 
（1）方法提要
 
　　利用碳酸鈣表面處理后疏水性之特征測定碳酸鈣表面包覆程度。
 
（2）儀器
 
　　分液漏斗：250mL
　　玻璃砂坩堝：濾板孔徑5-15μm
　　電熱恒溫干燥箱：溫度能控制在105℃±2℃
 
（3）分析步驟
 
　　稱(chēng)取約5g試樣，精確至0.01g。置于分液漏斗中，加200mL水，以120次/min的速度往復振搖1min。輕放于漏斗架上靜置20min-30min。待明顯分層后一次性將下沉碳酸鈣放入預先于105℃±2℃下干燥至質(zhì)量恒定的玻璃砂坩堝中，抽濾除去水。置于電熱恒溫干燥箱中，于105℃±2℃下干燥至質(zhì)量恒定。
 
（4）結果計算
 
　　活化度以質(zhì)量分數H計，計算公式如下：
 

　　式中：

　　m2為干燥后坩堝和未包覆碳酸鈣的質(zhì)量的數值，單位為克（g）；
　　m1為坩堝的質(zhì)量的數值，單位為克（g）；
　　m為試料的質(zhì)量的數值，單位為克（g）。
 
　　取平行測定結果的算術(shù)平均值為測定結果，平行測定結果的絕對差值符合產(chǎn)品標準規定。
 
 

技術(shù)咨詢(xún)和交流：18701083278（微信同號）

 

來(lái)源：非金屬礦加工技術(shù)與應用手冊，作者：鄭水林、袁繼祖，冶金工業(yè)出版社；《GB/T 19281-2014 碳酸鈣分析方法》
編輯整理：粉體技術(shù)網(wǎng)