由于石英粉體表面的親水性，很難與有機高分子材料相容，為此需對其表面進(jìn)行改性，使其表面性質(zhì)由親水性變?yōu)槭杷?，從而改善石英粉體粒子表面的浸潤性，使粉體粒子在有機化合物中更容易分散。
　　
　　1、石英表面改性原理
　　石英等硅酸鹽礦物經(jīng)機械粉碎后，新生表面上產(chǎn)生游離基或離子，在外界條件作用下，表面產(chǎn)生Si-OH，Si-O-Si和Si-OH…H等幾種基團，易與外來(lái)的官能團發(fā)生鍵合，達到改性目的，為表面改性提供了基礎。
　　
　　一般來(lái)說(shuō)，石英粉體的顆粒越細，比表面積越大，表面活性羥基越多，越易進(jìn)行化學(xué)反應，改性后效果更好。
　　
　　2、石英表面改性方法
　　
　　對石英粉體有機表面改性的方法很多，但僅靠物理吸附于石英粉體表面，不僅改性效果不好，易在攪拌、洗滌等過(guò)程中脫落，而且在應用中也無(wú)法過(guò)多增加產(chǎn)品性能。
　　
　　機械力化學(xué)改性是對粉體機械粉碎，時(shí)期表面產(chǎn)生臨時(shí)活性點(diǎn)，降低表面改性活化能。
　　
　　化學(xué)包覆改性是石英粉體表面改性最常用的方法，如偶聯(lián)劑改性和聚合物接枝法改性。成鍵機理是與石英粉體表面形成共價(jià)鍵，如偶聯(lián)劑的改性原理，偶聯(lián)劑水解產(chǎn)生硅醇基，與石英粉體表面的硅羥基脫水縮合，形成共價(jià)鍵。此法成本較低，改性效果高，且改性產(chǎn)品保持穩定性能時(shí)間較長(cháng)。
　　
　　3、石英表面改性工藝
　　
　?。?）干法改性
　　在工業(yè)生產(chǎn)中大都采用機械力干法改性，在粉碎的同時(shí)噴入配置好的改性劑，可縮短工業(yè)流程，并且在粉碎過(guò)程中產(chǎn)生臨時(shí)活性點(diǎn)和高溫，有利于表面改性的進(jìn)行，產(chǎn)品不需要脫水干燥。但是改性效果相比于濕法差距大，改性很難均勻化，局部高溫可能會(huì )破壞改性劑，對工藝過(guò)程不好控制。干法改性后石英粉體在工業(yè)應用中屬于粗級產(chǎn)品，廣泛應用于塑料、建材及橡膠等行業(yè)。
　　
　?。?）濕法改性
　　濕法改性是將石英粉體和改性試劑一起浸泡加熱，攪拌，脫水干燥，較干法工藝復雜，但改性效果好，一般應用于薄膜、涂料等高端行業(yè)。
　　
　?。?）干-濕法結合改性
　　干-濕法結合改性過(guò)程中，對試劑加量和改性時(shí)間要求高，出料后高溫烘干，試劑量多，石英粉體易聚集，量少則改性劑不易分散，改性效果差。
　　
　　4、石英表面改性劑
　　對石英粉體改性的改性劑主要有硅烷偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑等。
　　
　　工業(yè)上常用脂肪酸和一些陽(yáng)離子表面活性劑（如十六烷基三甲基溴化銨等)對石英粉體表面改性，這些改性劑價(jià)格低廉，工藝簡(jiǎn)單，但改性效果一般，改性后屬于粗級產(chǎn)品。
　　
　　硅烷偶聯(lián)劑對石英粉體表面改性效果最好，但成本較高，鋁酸酯和鈦酸酯偶聯(lián)劑成本較低，改性較容易，但改性效果比硅烷偶聯(lián)劑差，原因在于硅烷偶聯(lián)劑與石英粉體表面的硅羥基縮水鍵合所需能量較高，而鋁酸酯和鈦酸酯偶聯(lián)劑中的Al3+、Ti3+半徑大，很容易與硅羥基締合，結合在石英粉體表面，較之Si-O-Si鍵鍵級低，不如硅烷偶聯(lián)劑改性后效果穩定。
　　
　　用鋁酸酯和鈦酸酯偶聯(lián)劑對石英粉體改性時(shí)，偶聯(lián)劑的水解幾乎是不能加水的，否則很容易屏蔽偶聯(lián)劑，形成乳狀物，在有機溶劑中溶解使用效果最好，如甲苯，丙酮等。而如果硅烷偶聯(lián)劑不水解，則很難與石英粉體表面發(fā)生鍵合。
　　
　　對二氧化硅粉體進(jìn)行表面接枝改性可以增多對改性劑的選擇，有助于不同領(lǐng)域的應用效果，且對粉體包覆效果好，可減少對機械的磨損。但由于活性基團過(guò)多，對反應難以控制，應用于工業(yè)生產(chǎn)難度較大。
　　
　　5、石英表面改性應用特點(diǎn)
　　
　　對于不同應用領(lǐng)域，對改性石英粉體的要求各有差異，如應用于塑料薄膜，則要求石英粉體粒度要求高，粒度太大，則無(wú)法吹膜，且薄膜的力學(xué)性能會(huì )大力下降。
　　
　　改性劑不同，填充的聚合物也會(huì )不同，因為不同的化學(xué)基團結構相容程度差異較大。如帶有鏈烯基、氯烴基的偶聯(lián)劑改性后石英粉體被大量填充于PE中，被帶有多硫烴基的偶聯(lián)劑改性后則大量填充于橡膠中。
　　
　　隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，石英粉體的改性技術(shù)會(huì )變得更行業(yè)化、更簡(jiǎn)單高效。改性劑多能性會(huì )增強，適用范圍更廣，成本更低，改性效果更優(yōu)異。
　　
　　來(lái)源：馬宏相,陳榮芳,呂劍明.石英粉體表面疏水化改性及其研究進(jìn)展[J].廣州化工,2014, (5):38-39.