本期粉體技術(shù)網(wǎng)特意搜集整理了硅微粉、輕質(zhì)碳酸鈣、硅灰石、重晶石粉、煅燒高嶺土、絹云母、鈉基膨潤土、白炭黑、電氣石粉、導熱填料氧化鋁等10種粉體表面改性劑配方，具體如下：
硅微粉
改性劑：硅烷偶聯(lián)劑KH550添加量為4%，改性溫度為100℃，改性時(shí)間為120min。
改性方法：稱(chēng)取5g硅微粉置于燒杯中，然后加入去離子水和乙醇的混合溶液，體積比為1:9。使用冰乙酸將溶液的pH調節至4左右，然后對固液混合物進(jìn)行超聲分散，使硅微粉與溶液充分混合，超聲時(shí)間為15min,隨后使用移液管加入不同質(zhì)量分數的硅烷偶聯(lián)劑，然后繼續進(jìn)行超聲5min。將超聲后的固液混合物使用恒溫磁力攪拌器進(jìn)行改性反應，溫度設置為100℃，反應時(shí)間為120min。將反應完成后的硅微粉進(jìn)行抽濾、干燥，然后得到經(jīng)過(guò)表面改性的硅微粉。
測試與表征：粒度、表面微觀(guān)形貌、吸油值、活化指數、紅外光譜。
改性效果：改性后硅微粉的活化指數可以達到82.4%、吸油值為0.264ml/g。紅外光譜圖中,有新的官能團的吸收峰出現，表明偶聯(lián)劑通過(guò)化學(xué)鍵合的方式結合在了硅微粉表面，改性效果明顯。
輕質(zhì)碳酸鈣
改性劑：陽(yáng)離子殼聚糖（平均相對分子質(zhì)量350kDa，取代度85%）、羧甲基纖維素（工業(yè)級，取代度75%）。
改性方法：先配制質(zhì)量百分數均為1%的陽(yáng)離子殼聚糖溶液和羧甲基纖維素溶液，用布氏漏斗過(guò)濾后備用。將15g經(jīng)超聲波破碎儀分散處理的輕質(zhì)碳酸鈣加入到100mL去離子水中，形成濃度均勻的填料懸浮液。然后把一定體積（15mL）的陽(yáng)離子殼聚糖溶液在500r/min的攪拌速度下加入到上述填料懸浮液中，再加入一定量的羧甲基纖維素。攪拌一段時(shí)間，使其混合分散均勻。最后，用去離子水將改性輕質(zhì)碳酸鈣溶液質(zhì)量百分數調至8.6%。其中留一部分輕質(zhì)碳酸鈣懸浮液在室溫下放置12h后，用濁度儀檢測其上清液的濁度。將另一部分懸浮液過(guò)濾、洗滌所得濾餅在50℃下干燥之后，經(jīng)研磨處理得到粉末狀改性輕質(zhì)碳酸鈣。
測試與表征：包覆率、粒徑大小、顆粒微觀(guān)聚集，加填紙張后填料留著(zhù)率、再造煙葉紙基物理性能。
改性效果：在羧甲基纖維素與陽(yáng)離子殼聚糖為比例2.9，攪拌速度540r/min，攪拌時(shí)間15.5min工藝條件下，輕質(zhì)碳酸鈣有機覆膜率達到5.42%。改性后輕質(zhì)碳酸鈣顆粒粒徑明顯變大，顆粒分布集中，均勻性得到改善。改性輕質(zhì)碳酸鈣表面形態(tài)和粒度大小有了明顯的變化，聚集度明顯變大。聚電解質(zhì)復合物很好地沉積在輕質(zhì)碳酸鈣表面，形成了緊密的有機包覆結構。相比未改性輕質(zhì)碳酸鈣，改性輕質(zhì)碳酸鈣表現出更好的留著(zhù)性能。改性輕質(zhì)碳酸鈣依靠機械截留和膠體吸附兩種共同作用，以單一顆粒和絮聚體的形式留著(zhù)在纖維表面及纖維之間形成的空隙中。
硅灰石
改性劑：硅烷偶聯(lián)劑KH-570/硬脂酸復合改性劑質(zhì)量分數為2%，改性劑質(zhì)量配比為1∶1，改性時(shí)間為1h，改性溫度為60℃，攪拌速度為300r/min。
改性方法：稱(chēng)取一定量硅灰石加入無(wú)水乙醇中，攪拌均勻，超聲加熱至指定溫度后加入一定比例硬脂酸和KH-570，繼續反應。反應結束后經(jīng)冷卻、抽濾、干燥，得到改性硅灰石。
測試與表征：吸油值、紅外光譜，硅灰石/聚丙烯復合材料性能。
改性效果：改性后硅灰石吸油值最低為0.28ml/g；FTIR分析改性硅灰石在1575.56cm-1和1544.70cm-1處出現兩個(gè)新特征吸收峰，取代了1750cm-1附近硬脂酸羧基中C=O鍵吸收峰，可推斷硬脂酸與硅灰石發(fā)生化學(xué)吸附生成硬脂酸鹽。2919.69cm-1與2852.20cm-1處分別為硬脂酸和KH-570的C-H伸縮振動(dòng)特征吸收峰。3448.09cm-1處為O-H伸縮振動(dòng)特征吸收峰，改性后此處吸收峰變弱，說(shuō)明硅灰石表面-OH與偶聯(lián)劑脫水結合，使-OH減少，吸收峰變弱。硅灰石填充改性聚丙烯復合材料，當填充量為45%時(shí)，改性硅灰石填充聚丙烯復合材料彎曲模量為1531.54MPa，彎曲強度為30.42MPa，拉伸強度變化不明顯。與未經(jīng)改性硅灰石相比，改性硅灰石與聚丙烯間有更好的結合界面，說(shuō)明改性有利于提高改性硅灰石/聚丙烯復合材料的力學(xué)性能。
重晶石粉
改性劑：以硬脂酸和單烷氧基焦磷酸酯型鈦酸酯偶聯(lián)劑為復合改性劑，球磨時(shí)間為2h、球磨轉速為800r/min、球料質(zhì)量比（介質(zhì)球/重晶石）為4:1、復合改性劑用量為2%、改性劑質(zhì)量配比（硬脂酸/鈦酸酯偶聯(lián)劑）為2:1。
改性方法：采用濕式機械力化學(xué)法，取天然重晶石粉15g，放入球磨罐中;然后按質(zhì)量比稱(chēng)取一定量的硬脂酸、鈦酸酯偶聯(lián)劑先后加入到裝有無(wú)水乙醇的燒杯中，分別攪拌2-4min使其充分溶解，后將混合液倒入球磨罐中;再加入一定量的無(wú)水乙醇和去離子水的混合液，在行星式球磨機中對重晶石粉體進(jìn)行機械力化學(xué)改性;最后分離球磨漿料并用真空泵抽濾，將濾餅放入干燥箱中于100℃下干燥，冷卻至室溫，經(jīng)研磨得到改性產(chǎn)品。
測試與表征：通過(guò)FTIR、XRD、SEM、TEM、TG對改性前后重晶石的物相結構、形貌特征和包覆情況進(jìn)行檢測。
改性效果：改性后的重晶石粉體的接觸角為150.95°，固體表面自由能為0.72mJ/m2，改性效果明顯。FTIR、XRD、SEM、TEM、TG等分析結果表明，在改性過(guò)程中，重晶石平均粒徑減小，內部晶體局部發(fā)生晶格位錯，其內能增高，增加了反應活性，使其與復合改性劑發(fā)生了化學(xué)鍵合，在其表面包覆了改性劑，其包覆量為1.47%，包覆效果良好，最終導致重晶石固體表面自由能降低，接觸角增大。
煅燒高嶺土
改性劑：用硅烷偶聯(lián)劑KH-550，用量為5%。
改性方法：采用干法改性，將煅燒高嶺土粉體在高速混合機中以1500r/min高速攪拌，同時(shí)通過(guò)噴淋裝置將硅烷偶聯(lián)劑溶液常溫霧化噴到粉體上，升溫干燥使溶劑揮發(fā)，最后高速攪拌打散并收集樣品。
測試與表征：白度、吸油量、掃描電鏡、紅外光譜和能譜分析。
改性效果：水解和未水解的硅烷偶聯(lián)劑對高嶺土的改性效果顯著(zhù)，但區別不明顯，兩種改性方式對高嶺土白度影響較小，改性后吸油量均下降。掃描電鏡分析表明，850℃和900℃煅燒高嶺土主要物相為無(wú)定型偏高嶺土，改性后更易團聚。1000℃煅燒高嶺土主要物相為莫來(lái)石和石英晶體，改性后不易團聚。紅外光譜和能譜分析表明，改性劑分子與高嶺土粉體表面發(fā)生化學(xué)結合作用?！ ?br />
絹云母
改性劑：γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）用量1.5%、反應溫度60℃，反應時(shí)間2h。
改性方法：將絹云母置于真空干燥箱中在80℃干燥2h；稱(chēng)取一定質(zhì)量干燥好的絹云母，按照1:5的質(zhì)量比添加去離子水，超聲分散30min；KH570按1:10的質(zhì)量比與乙醇溶液混合后倒入三口燒瓶，在60℃下水解30min；將超聲分散后的絹云母和水解后的KH570在三口燒瓶中混合均勻，然后使用恒溫磁力攪拌器在設定時(shí)間和溫度下進(jìn)行濕法改性實(shí)驗；濕法改性結束后，將制備產(chǎn)物進(jìn)行多次洗滌抽濾，真空干燥至恒重，最終得到KH570改性絹云母。
測試與表征：濁度、活化指數、接觸角、吸油值
改性效果：改性后絹云母粉最佳性能參數為濁度587NTU、活化指數80%、接觸角50°、吸油值46%。相比未改性絹云母，KH570改性絹云母的濁度提高了115%，活化指數提高了134%，接觸角提高了194%，吸油值提高了71%，疏水性和分散性提高。測試與表征分析表明，KH570與絹云母表面羥基發(fā)生偶聯(lián)反應，KH570改性絹云母的粒徑變小，分散均勻，結晶度降低，粉體表面KH570含量約為5%，耐熱溫度約為680℃，熱加工性能、熱穩定性能和耐高溫性能良好。
鈉基膨潤土
改性劑：十六烷基三甲基溴化銨（CTMAB）、十二烷基硫酸鈉（SDS）、聚合羥基鐵離子。
改性方法：采用插層改性法，將100g天然膨潤土置于500mL質(zhì)量分數為0.1%的中性（NaPO4）6溶液中，60℃攪拌0.5h后靜置1.0h，取上層漿液90℃烘干，研磨過(guò)200目篩得到提純膨潤土（P-Bt）。在6個(gè)盛有100mL蒸餾水的錐形瓶中分別加入20g的P-Bt，再分別投加50%、100%、150%CEC的CTMAB，25%、50%、100%CEC的SDS，60℃水浴攪拌4h，離心并用蒸餾水反復洗滌5次，90℃烘干，研磨過(guò)200目篩分別得到不同改性劑投加量的有機插層改性膨潤土。在25℃下向100mL 2mol/L的Fe（NO3）3溶液中分批加入10.6g的Na2CO3粉末，持續通入氮氣劇烈攪拌2.0h，稀釋至400mL并在室溫下老化24h后得到聚合羥基鐵插層改性劑。向150mL水中加入30g的P-Bt，60℃下持續攪拌并逐滴加入改性液，滴加完畢后在60℃老化24h，離心并用蒸餾水反復洗滌5次，90℃烘干，研磨過(guò)200目篩得到無(wú)機鐵插層改性土（Fe-Bt）。在2個(gè)盛有50mL蒸餾水的錐形瓶中分別加入10g的Fe-Bt，再分別投加150%CEC的CTMAB與25%CEC的SDS，60℃水浴攪拌4.0h，離心并用蒸餾水反復洗滌5次，90℃烘干，研磨過(guò)200目篩分別得到有機-無(wú)機復合插層改性膨潤土150C-Fe-Bt和25S-Fe-Bt。
測試與表征：X射線(xiàn)熒光光譜、掃描電鏡、X射線(xiàn)衍射及紅外光譜分析。
改性效果：鈉基膨潤土經(jīng)插層改性后，各類(lèi)插層改性土都成功形成“插層結構”。但不同插層劑的插層效果不同，CTMAB插層效果優(yōu)于SDS，有機插層劑優(yōu)于無(wú)機插層劑，SDS-Fe復合插層優(yōu)于SDS插層，CTMAB-Fe復合插層劣于CTMAB插層。150C-Fe-Bt中CTMAB形成致密的有機相，聚合羥基鐵離子分布于有機相之外。25S-Fe-Bt中聚合羥基鐵離子則“鑲嵌”于SDS單分子層。各插層改性土之間吸附量的大小關(guān)系與層間距的大小關(guān)系基本一致。隨著(zhù)層間距的增加，有機插層土對4-氯苯酚和苯酚之間的吸附量的差異在逐漸減小。有機插層土的分配作用有利于選擇苯酚，而無(wú)機插層土的氫鍵作用更有利于選擇4-氯苯酚。有機插層土對兩種酚的吸附以分配作用為主，無(wú)機插層土以氫鍵作用為主，復合插層土同時(shí)存在分配作用與氫鍵作用。150C-Bt對苯酚和4-氯苯酚的吸附均符合Langmuir吸附等溫方程，吸附過(guò)程都為優(yōu)惠吸附。
白炭黑
改性劑：以硅烷偶聯(lián)劑γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570），十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）。
改性方法：取120g白炭黑加入到2L四口燒瓶中，加入600g去離子水、一定量的CTAB，以250r/min攪拌并升溫至65℃，調節pH至一定值，接著(zhù)再加入體積比為1:1的乙醇和KH570混合液，在一定溫度下改性1.5h。將產(chǎn)物過(guò)濾、洗滌后，105℃烘干得到改性白炭黑。
測試與表征：黑活化度、表面羥基數、XRD、FT-IR、TEM，將改性白炭黑用于丁苯橡膠補強測試材料性能。
改性效果：CTAB質(zhì)量分數為4%，KH570質(zhì)量分數為10%，反應溫度為65℃，反應時(shí)間為1.5h，pH為6，改性后的白炭黑表面羥基數最少，為2.02個(gè)/nm2，活化度達100%。改性白炭黑用于丁苯橡膠進(jìn)行應用研究表明，改性白炭黑能降低橡膠的門(mén)尼黏度、硫化時(shí)間，改善加工性能。橡膠的定伸應力以及斷裂伸長(cháng)率等力學(xué)指標有效改善，體積磨耗下降，提高橡膠耐磨性能。
電氣石粉
改性劑：γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-570）、雙-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物（Si-69）、異丙基二硬脂酰氧基鋁酸酯（Al-60）。
改性方法：采用濕法改性，將改性劑和無(wú)水乙醇按質(zhì)量比10:1混合攪拌均勻后裝入分液漏斗。將電氣石粉和去離子水放入三口燒瓶，超聲分散10min后置于90℃油浴鍋中，以1000r/min轉速機械攪拌，同時(shí)通過(guò)分液漏斗加入改性劑/無(wú)水乙醇分散液。分散液于15min加入完畢.繼續反應2h，抽濾，洗滌，干燥，即得改性電氣石粉。其中，電氣石粉與改性劑的質(zhì)量比為100:10。
測試與表征：通過(guò)機械共混法制備天然橡膠/電氣石粉復合材料，測試其硫化性能、物理機械性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能等。
改性效果：三種改性劑均能與電氣石粉表面成功接枝改性，使用KH-570、Si-69和Al-60改性的膠料質(zhì)量損失率分別為6.50%、11.07%和13.25%。三種改性劑均能使NR/電氣石粉的加工安全性能和加工流動(dòng)性提升，使用KH-570和Al-60還能使膠料的正硫化時(shí)間縮短,硫化效率提升。三種改性劑改性后的膠料定伸應力、拉伸強度和撕裂強度均較未改性的明顯上升，但斷裂伸長(cháng)率卻下降。綜合來(lái)看，使用Al-60改性電氣石粉效果最佳。其中，t10延長(cháng)了119s，t90縮短了92s，拉伸強度提升了38%，滾動(dòng)阻力下降了68.97%，動(dòng)態(tài)生熱下降了73.33%。
導熱填料氧化鋁
改性劑：硅烷偶聯(lián)劑γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560），用量為5%，KH560預水解pH值為7，KH560預水解時(shí)長(cháng)1h，反應溫度60℃，反應時(shí)間1h，攪拌速率1500r/min。
改性方法：配制醇水比為1:8的溶液，加入適量的KH560（KH560:醇:水=20:9:72），攪拌均勻，使用40%的乙酸調節pH值，水解一段時(shí)間后備用。在磁力攪拌下，將微米Al2O3充分分散于適量乙醇中，混合時(shí)間約1h，將一定量（偶聯(lián)劑用量為硅烷偶聯(lián)劑占加入氧化鋁的重量百分比）預水解后的KH560緩慢加入到分散均勻后的微米氧化鋁中，在不同的條件下混合反應。反應結束后抽濾，用乙醇洗滌三次，在60℃下干燥3h，冷卻，密封保存使用。
測試與表征：吸油值、黏度、SEM、FTIR。
改性效果：紅外光譜（IR）結果表明，KH560已經(jīng)成功接枝在氧化鋁粉體表面，改性后的氧化鋁粉體的棱角圓滑，顆粒無(wú)明顯團聚現象。改性后氧化鋁粉體的吸油值比未表面改性的Al2O3低，下降了43.4%左右。改性后填充環(huán)氧樹(shù)脂，復合材料的黏度降低約16.1%。
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