無機粉體的表面改性是根據(jù)使用行業(yè)所需求粉體具備的性能而進行的對應(yīng)表面改性,以滿足現(xiàn)代新材料、工藝和技術(shù)的發(fā)展需求,提升原有產(chǎn)品的性能特點,而且還可以提升對應(yīng)的產(chǎn)能以及生產(chǎn)效率,在粉體加工行業(yè)也越來越受到重視,目前無機粉體表面改性的方法主要為6大類。

石墨烯分散劑

1、方法一:物理涂覆

方法原理:利用高聚物或樹脂等對粉體表面進行處理,一般包括冷法和熱法兩種。

粉體改性劑:高聚物、酚醛樹脂、呋喃樹脂等。

影響因素:顆粒形狀、比表面積、孔隙率、涂敷劑的種類及用量、涂敷處理工藝等。

適用粉體:鑄造砂、石英砂等。

2、方法二:化學(xué)包覆

方法原理:利用有機物分子中的官能團在無機粉體表面的吸附或化學(xué)反應(yīng)對顆粒表面進行包覆,一般包括干法和濕法兩種。除利用表面官能團改性外,該方法還包括利用游離基反應(yīng)、鰲合反應(yīng)、溶膠吸附等進行表面包覆改性。

粉體改性劑:如硅烷、鈦酸酯、鋁酸酯、鋯鋁酸鹽、有機鉻等各種偶聯(lián)劑,高級脂肪酸及其鹽,有機銨鹽及其他各種類型表面活性劑,磷酸酯,不飽和有機酸,水溶性有機高聚物等。

影響因素:粉體的表面性質(zhì),粉體改性劑種類、用量和使用方法,改性工藝,改性設(shè)備等。

適用粉體:石英砂、硅微粉、碳酸鈣、高嶺土、滑石、膨潤土、重晶石、硅灰石、云母、硅藻土、水鎂石、硫酸鋇、白云石、鈦白粉、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化鋁等各類粉體。

3、沉淀反應(yīng)

方法原理:通過無機化合物在顆粒表面的沉淀反應(yīng),在顆粒表面形成一層或多層“包膜”,以達到改善粉體表面性質(zhì),如光澤、著色力、遮蓋力、保色性、耐候性、電、磁、熱性和體相性質(zhì)等。

粉體改性劑:金屬氧化物、氫氧化物及其鹽類等各類無機化合物。

影響因素:原料的性質(zhì)(粒度大小和形狀、表面官能團),無機表面改性劑的品種,漿液的pH值、濃度,反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間,洗滌、脫水、干燥或焙燒等后續(xù)處理工序。

適用粉體:鈦白粉、珠光云母、氧化鋁等無機顏料。

4、機械力化學(xué)

方法原理:利用超細粉碎及其他強烈機械作用,有目的的對粉體表面進行激活,在一定程度上改變顆粒表面的晶體結(jié)構(gòu)、溶解性能(表面無定形化)、化學(xué)吸附和反應(yīng)活性(增加表面活性點或活性基團)等。

改性設(shè)備及藥劑:球磨機、氣流粉碎機、高速機械沖擊磨等,助磨劑、分散劑、改性劑等。

影響因素:粉碎設(shè)備的類型、機械作用的方式、粉碎環(huán)境(干、濕、氣氛等)、助磨劑或分散劑的種類和用量、機械力的作用時間以及粉體物料的晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、粒度大小和粒度分布等。

適用粉體:高嶺土、滑石、云母、硅灰石、鈦白粉等各類粉體。

5、插層改性

方法原理:利用層狀結(jié)構(gòu)的礦物粉體顆粒晶體層之間結(jié)合力較弱(如分子鍵或范德華力)或存在可交換陽離子的特性,通過離子交換反應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)改變粉體的界面性質(zhì)和其他性質(zhì)的改性方法。

粉體改性劑:季銨鹽類、聚合物、有機單體、氨基酸等有機插層劑,羧基鈦、金屬氧化物、無機鹽等無機插層劑。

影響因素:原料的性質(zhì)、反應(yīng)環(huán)境、插層劑種類和用量等。

適用粉體:高嶺土、石墨、云母、水滑石、蛭石、累托石、金屬氧化物以及層狀硅酸鹽等。

6、高能表面改性

方法原理:指利用紫外線、紅外線、電暈放電、等離子體照射和電子束輻射等方法對粉體進行表面改性的方法。例如:

用ArC3H6低溫等離子處理碳酸鈣,可改善碳酸鈣與PP的界面黏結(jié)性。

用紅外照射法在炭黑表面接枝聚苯乙烯等聚合物,可顯著改善炭黑在介質(zhì)中的分散性。

用微波輻射和空氣等離子體處理對多孔二氧化硅表面有激活作用,可使其表面羥基含量增加,水合效果增強。

隨著科技的發(fā)展,無機粉體表面技術(shù)、操作工藝等方面也會隨之提升以至于能實現(xiàn)工業(yè)化的生產(chǎn),在終端制品方面也會有質(zhì)的提升。