顆粒的表麵改性處理方法

顆粒的表麵改性處理是伴隨現代*複合材料的興(xing) 起而發展起來的一個(ge) 研究熱點。雖然它的發展曆史較短，但對於(yu) 現代有機/無機複合材料、無機/無機複合材料、塗料或塗層材料、吸附與(yu) 催化材料、環境材料以及超細粉體(ti) 和納米粉體(ti) 的製備和應用具有重要的意義(yi) 。顆粒表麵的性質有時會(hui) 影響到粉碎能否繼續下去，也會(hui) 影響到粉體(ti) 能否被應用等重大問題。因此，通過有目的的控製或改變顆粒表麵的性質，對顆粒的製備和應用具有重要的影響作用。顆粒表麵改性處理技術主要包括：改性處理工藝、設備、改性劑、顆粒表麵功能化處理等。

1．顆粒表麵改性處理工藝

顆粒表麵改性處理工藝主要包括：液相法處理、幹法改性處理、氣相法處理、機械力化學處理、高能輻射（包括等離子體(ti) 、激光、電子束等）處理等。顆粒表麵改性處理工藝按改性與(yu) 顆粒製備二者的先後順序可以分為(wei) 原位處理和後處理，原位處理是在顆粒粉碎或者顆粒生成的同時，就有目的地控製或改變顆粒表麵的性質。這對團聚性高的粉體(ti) 是一種有效的解決(jue) 方法。

液相法改性處理工藝特點是顆粒分散在液相中並吸附改性劑，顆粒改性效果穩定，改性劑在顆粒表麵吸附均勻、*，但是顆粒如果在幹態下應用，還需進行幹燥後處理，改性工藝流程複雜，成本較高。

幹法改性處理工藝特點是顆粒在幹態下進行分散，通過噴灑改性劑或改性劑溶液，在一定溫度下使改性劑吸附在顆粒表麵完成顆粒的表麵改性處理。改性方法靈活，工藝簡單，成本低，但在改性過程中難以對顆粒做到均一處理。

氣相法改性處理工藝特點是分散在氣相中的改性劑能夠均勻地吸附在顆粒表麵，顆粒改性效果穩定，與(yu) 液相處理設備相比，改性後的粉體(ti) 無需進行幹燥處理。但受到改性過程中氣固分離技術的限製，氣相處理設備很難對亞(ya) 微米級的顆粒進行表麵改性處理。

機械力化學處理工藝特點是在顆粒的粉碎同時添加改性劑進行表麵改性處理，在粉體(ti) 粒度減小的同時對顆粒進行表麵改性處理。由於(yu) 粉碎過程中顆粒會(hui) 產(chan) 生大量高活性新生表麵，並且粉碎過程中強烈機械作用可以對顆粒表麵進行激活，有效改善改性劑在顆粒表麵的吸附。該工藝可以將顆粒粉碎與(yu) 表麵改性二者有機的結合在一起，簡化顆粒的加工工藝流程，並能夠提高顆粒的粉碎效率及強化顆粒表麵改性的效果。但由於(yu) 改性過程中顆粒不斷被粉碎，產(chan) 生新的表麵，顆粒表麵難以*吸附改性劑。

高能輻射改性工藝特點是直接通過高能輻射方式改變顆粒表麵的電荷量來改變顆粒表麵的性質，或者是利用高能輻射強化有機改性劑在顆粒表麵的吸附，更好地對顆粒表麵進行改性處理。

2．顆粒表麵改性處理設備

顆粒液相法改性處理設備包括：可控溫攪拌反應釜、可控溫攪拌反應罐、濕法攪拌磨等。幹法改性處理設備包括間歇式的高攪機和連續式的SLG型粉體(ti) 表麵改性機、PSC型粉體(ti) 表麵改性機等。機械力化學處理設備包括一些具有粉碎效果的設備，如振動磨、球磨機、氣流粉碎機、行星磨等具有粉碎效果的設備。氣相處理設備包括：流化床、氣流湍流顆粒分散與(yu) 改性設備等。高能輻射處理設備：包括等離子體(ti) 型、激光束型、電子束型等設備。

3．顆粒表麵改性劑

顆粒表麵改性處理主要是依靠改性劑在顆粒表麵的吸附來實現的，因此，改性劑的性質對改性後顆粒的表麵性質起著決(jue) 定性的作用。目前常用的改性劑有偶聯劑（鈦酸酯偶聯劑、矽烷偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑）、表麵活性劑、有機低聚物、有機矽等，其中偶聯劑是目前無機顆粒*常用的一類改性劑。偶聯劑與(yu) 顆粒表麵的作用機理有物理吸附理論、可逆水解平衡理論和化學鍵合理論等，其與(yu) 有機基體(ti) 的作用機理有化學鍵理論、浸潤效應理論、界麵層理論（可變形層理論和約束層理論）等。

4．微/納米顆粒複合化改性

除了上述通過改性劑（主要為(wei) 溶液）對顆粒表麵進行改性處理外，這幾年出現了很多複合功能顆粒材料。將微米/納米顆粒子粒子附著在微米顆粒母粒子表麵，以改變母粒子的表麵性質、表麵粗糙度、消除其尖銳的棱角、製備微納米複合顆粒是目前一種新發展的顆粒表麵改性處理方法。該方法使普通顆粒材料具有新的性能和功能，在滿足需要的同時，降低功能組分的用量，提高經濟效益。實現微/納米顆粒複合化改性的方法有物理方法、機械方法、化學方法等。

物理方法就是通過物理沉積的作用在顆粒表麵沉積一層納米顆粒膜。如采用磁控濺射鍍膜或真空蒸鍍的方法在微顆粒表麵沉積金、銀、銅、鋁、鈷、鎳等金屬顆粒膜。

機械方法就是在摩擦、研磨、衝(chong) 擊、振動和高速攪拌等機械力作用下，小顆粒與(yu) 大顆粒會(hui) 發生固相反應或機械鑲嵌等作用，從(cong) 而使小顆粒包覆在大顆粒表麵。如采用日本奈良機械製作所開發生產(chan) 的高速氣流衝(chong) 擊式粉體(ti) 表麵改性設備Hybridization，進行無機顆粒/高聚物、金屬/金屬、無機顆粒/金屬等類型的複合化改性處理，獲得了許多功能性的顆粒材料，是目前能夠進行工業(ye) 化處理的一種顆粒複合化改性方法。

化學方法就是通過一定的化學反應在顆粒表麵沉積一層顆粒膜的方法。如采用化學鍍的方法在顆粒表麵包覆一層金屬鎳、銀、銅等金屬膜，采用沉澱法或溶膠凝膠法在顆粒表麵沉積一層金屬氧化物膜，可製備納米矽酸鋁/矽灰石、納米碳酸鈣/矽灰石、納米TiO2/多孔礦物等複合粉體(ti) 材料。

5．顆粒表麵改性的評價(jia)

目前顆粒表麵改性效果的評價(jia) 方法尚未完善和規範。表麵改性效果的評價(jia) 方法一般可以分為(wei) 直接評價(jia) 法和間接評價(jia) 法。所謂直接評價(jia) 法就是通過表麵改性前後粉體(ti) 的表麵物理化學性質和體(ti) 相性質，如潤濕性、吸油值，分散性、黏度、表麵結構與(yu) 成分、粒度大小與(yu) 分布等與(yu) 體(ti) 相相應性質的變化來表征和評價(jia) 顆粒表麵改性的效果；間接評價(jia) 法就是通過評價(jia) 表麵改性前後粉體(ti) 在實際應用領域中的應用性能來評價(jia) 粉體(ti) 表麵改性的效果。例如，用於(yu) 高聚物基複合材料填料的表麵改性效果，可以通過檢測填料改性前後填充的高聚物複合材料的力學性能來評價(jia) ；用於(yu) 電纜絕緣填料的煆燒高嶺土改性效果，可用改性前後填充絕緣材料的體(ti) 積電阻率以及拉伸強度、斷裂伸長率等性能來評價(jia) ；用於(yu) 抗菌目的的粉體(ti) 的改性效果，可用其抗菌性能檢測結果來評價(jia) ；對於(yu) 顏料的表麵改性可以通過其遮蓋力、著色率、色差、分散穩定性等檢測結果來評價(jia) ；對於(yu) 催化劑的表麵改性可以通過其催化性能來評價(jia) 。由於(yu) 粉體(ti) 表麵改性的目的性和*性很強，間接評價(jia) 法非常重要，是評價(jia) 表麵改性粉體(ti) 應用價(jia) 值的主要依據。