1 超细粉体表面改性方法(粉体技术网)
表面改性的方法很多,分类方法依分析问题的角度不同而异。小石真纯和刘雪东等提出的基于改性工艺性质分类方法有其独特之处,其将粉体表面改性方法分为6类, 即:表面包覆改性、表面化学改性、机械力化学法改性、胶囊式改性、高能改性、沉淀反应改性。
1.1 表面包覆改性
表面包覆改性是表面改性剂与粒子表面无化学反应,包覆物与粒子间依靠物理方法或范德华力而连接,该方法几乎适用于各类无机粒子的表面改性。此方法主要利用无机化合物或有机化合物对粒子进行表面包覆,减弱粒子的团聚作用,而且由于包覆物而产生了空间位阻斥力,使粒子再团聚十分困难。用于包覆改性的改性剂有表面活性剂、超分散剂、无机物等。
赵海燕等以酒石酸作为表面活性剂, 研究对SiC料浆流动性能的影响。结果表明:酒石酸的用量对碳化硅粉体表面活性的影响有很大程度的差别。一般情况下,酒石酸在用量为0.05%时,对碳化硅表面改性作用Z好。
胡圣飞等使用聚酯超分散剂改性纳米碳酸钙并用增塑剂的糊粘度来表征填料纳米碳酸钙在树脂中的流动性和分散性的好坏,体系的粘度越小则改性效果越好,经改性的纳米碳酸钙的糊粘度大幅度降低。
陈飞跃等用超分散剂对炭黑进行改性,结果表明,超分散剂的加入明显改善了体系的分散性能, 在Z佳分散剂含量下,体系具有高流动度、低粘度、小触变性等性质。
岳林海等在碳酸钙表面包覆无机二氧化硅层,可使其在一定程度上具有二氧化硅的性质,表面光滑度、白度、耐酸性、分散性、比表面积等都有较大的提高,能大大改善碳酸钙的应用性能。
Prabhakaran等研究了氢氧化铝包覆SiC粉体的表面改性。在铝的覆盖率为0.1mg/m2 时,SiC粉体表现出类似氧化铝的分散特性,zeta电位明显改善;当覆盖层铝增大到一定值时,悬浮液的流变性能降低。聚乙烯亚胺(PEI)表面改性可以提高SiC粉体的流动性能,改性后的颗粒尺寸均匀,形状多为球状。调节pH, 改变聚乙烯亚胺和SiC颗粒表面的结合方式,聚乙烯亚胺吸附到SiC颗粒表面, 增加了颗粒之间的静电排斥能,有助于提高SiC颗粒表面的分散性和流动性。
1.2 表面化学改性
表面化学改性通过表面改性剂与颗粒表面进行化学反应或化学吸附的方式完成。Shirai等利用无机颗粒表面的羟基基团,在Si、TiO2 和白炭黑等超细粒子表面接枝上具有引发聚合反应作用的基团,然后用这些基团引发乙烯基在粉体表面发生聚合反应,有效提高了超细粉体在有机介质中的分散性。
李玮等在研究炭黑颗粒表面接枝丙烯酸中发现,在一定条件下,丙烯酸单体可以直接接枝在炭黑颗粒表面,从透射电镜观察中发现,由于接枝上去的聚丙烯酸长链含有离子亲水基团,在水介质中能较好地伸展空间位阻屏障作用,阻止了炭黑粒子的再聚集,使得炭黑粒子分散均匀、分散稳定性增加。
Boven等和Tsubokawa等分别在二氧化硅表面引入偶氮基团和过氧基团引发甲基丙烯酸甲酯进行接枝聚合。章文贡等利用自制的铝酸酯偶联剂对碳酸钙粉末进行表面改性,改性后碳酸钙的吸湿性、吸油量降低,粒径变小,在有机介质中易分散,热稳定温度大于300℃。
1.3 机械力化学改性
机械力化学改性指的是通过粉碎、磨碎、摩擦等机械方法,使矿物晶格结构、晶型等发生变化, 体系内能增大,温度升高,促使粒子溶解、热分解、产生游离基或离子,增强矿物表面活性,促使矿物和其他物质发生反应或相互附着,达到表面改性目的的改性方法。
王栋知等研究了重钙在介质搅拌磨中的表面改性过程,结果表明,介质搅拌磨中机械化学作用对重钙改性起着积极的作用,并使得重钙粒度减小、比表面积增大。在此作用下,,AA、AS(两种改性剂 国内产)药剂均在重钙表面发生化学吸附,实现了磨料与改性同时进行,起到分散与助磨作用。
丁浩、卢寿慈以硬脂酸钠为改性剂,研究了在搅拌磨中湿法超细研磨碳酸钙颗粒的同时进行表面改性,研究表明,湿法超细研磨过程中的机械力化学效应有利于颗粒表面改性,且改性效果受研磨细度、料浆浓度、pH、料浆温度以及研磨力的影响,其中以研磨力的影响Z为重要。
顾华志等将一定质量比的CaCO3和Ca(OH)2在行星式球磨机中进行研磨,实现Ca(OH)2对CaCO3的包覆和活化,提高了CaCO3分解形成的CaO的抗水化性,得到性能良好的耐火材料。