2022年粉體表面改性技術(shù)培訓(xùn)交流會(huì)將于6月20-21日在江蘇南京舉行， 涉及非金屬礦粉體企業(yè)：碳酸鈣，硅微粉，滑石，重晶石，硅灰石，高嶺土，膨潤(rùn)土，白云石，石灰石，硅灰粉，云母，硅藻土，海泡石，電氣石等;功能性粉體企業(yè)：氫氧化鎂，氫氧化鋁，氧化鋁，鈦白粉，白炭黑，氧化鐵紅，珠光云母，氧化鋅，粉煤灰，納米粉體等;藥劑和設(shè)備企業(yè);粉體填料應(yīng)用企業(yè);其他需要粉體表面改性的企業(yè)。

用于塑料、橡膠及其他樹脂的石英粉、硅微粉及其他形式的二氧化硅粉體，為了使其表面與高聚物基料相容性好，以使填充材料的綜合性能及可加工性能得到提高和改善，必須對(duì)其進(jìn)行表面處理。

粉碎后的石英粉或其他二氧化硅粉體在水和空氣的作用下可能出現(xiàn)Si-OH(硅醇基)、Si-O-Si(硅醚基)及Si-OH······O(表面吸附自由水)等官能團(tuán)。因此，很容易接受外來的官能團(tuán)，如硅烷的氨基、環(huán)氧基、甲基丙烯、三甲基、甲基和乙烯基等有機(jī)官能團(tuán)，這就為二氧化硅粉體的表面改性奠定了一定基礎(chǔ)。

1、硅烷偶聯(lián)劑改性石英粉的原理

石英粉、硅微粉或其他二氧化硅粉體的表面化學(xué)改性主要使用硅烷偶聯(lián)劑，包括氨基、環(huán)氧基、甲基丙烯基、三甲基、甲基和乙烯基等各種硅烷偶聯(lián)劑。

硅烷偶聯(lián)劑改性石英粉的原理：硅烷偶聯(lián)劑的-RO官能團(tuán)可在水中(包括填料表面所吸附的自由水)水解產(chǎn)生硅醇基，這一基團(tuán)可與SiO2進(jìn)行化學(xué)結(jié)合或與表面原有的硅醚醇基結(jié)合為一體，成為均相體系。這樣，既除去了SiO2表面的水分，又與其中的氧原子形成硅醚鍵，從而使硅烷偶聯(lián)劑的另一端所攜帶的與高分子聚合物具有很好的親和性的有機(jī)官能團(tuán)-R'牢固地覆蓋在石英或二氧化硅顆粒表面，形成具有反應(yīng)活性的包覆膜。

有機(jī)官能團(tuán)-R'和環(huán)氧樹脂等高分子材料具有很好的親和性，它能降低石英或二氧化硅粉體的表面能，提高與高聚物基料的潤(rùn)濕性，改善粉體與高聚物基料的相容性。此外，這種新的界面層的形成，可改善填充復(fù)合體系的流變性能。

2、表面改性影響因素

影響石英粉及其他二氧化硅粉體表面處理效果的主要因素有：硅烷偶聯(lián)劑的品種、用量、使用方法及處理時(shí)間、溫度、pH值等。

由于硅烷的有機(jī)官能團(tuán)-R'對(duì)高聚物或樹脂之類的材料具有選擇性，因此，選擇硅烷偶聯(lián)劑時(shí)應(yīng)考慮石英粉所要填充的樹脂的種類。

硅烷偶聯(lián)劑的用量可根據(jù)石英或二氧化硅粉體的比表面積來確定，也可以根據(jù)試驗(yàn)來確定最佳用量。

3、表面改性工藝

濕法工藝是利用適當(dāng)?shù)南♂屢汉椭鷦┡c硅烷偶聯(lián)劑混合配成處理液，在攪拌反應(yīng)釜或反應(yīng)罐中對(duì)石英粉或二氧化硅粉體進(jìn)行加熱反應(yīng)或浸泡，然后脫去水分。

用化學(xué)沉淀法制備無定形二氧化硅粉體時(shí)，常采用濕法表面處理工藝。

干法工藝是加入少量的稀釋液與硅烷配成處理劑，在石英粉被高速攪拌分散和加熱條件下，霧狀噴入配置好的硅烷處理劑，經(jīng)反應(yīng)一定時(shí)間后出料，此法不需要再脫水烘干，工藝流程簡(jiǎn)單。

干-濕結(jié)合工藝是首先將經(jīng)過酸化的水溶液(對(duì)電性能要求很高時(shí)選用去離子水)與適量的偶聯(lián)劑在強(qiáng)烈攪拌裝置中混合，配制成一定濃度的處理液，按石英粉投料量的8%-10%加入該處理液，然后，在以剛玉球或硅石球?yàn)檠心ンw的小型球磨機(jī)中混磨1h，出料于110℃烘干，最后過篩分級(jí)。

處理過程中，加水量、混磨時(shí)間對(duì)處理效果影響較大。加水量過大，粉料易結(jié)團(tuán)，需要混磨時(shí)間較長(zhǎng)，從而會(huì)增加粉料再粉碎現(xiàn)象及帶入雜質(zhì)成分;加水量過小，不利于偶聯(lián)劑的充分分散和與石英粉的均勻作用。

同時(shí)，溶液的酸堿度直接控制偶聯(lián)劑的水解程度。用這種方法改性處理后的粉石英在樹脂膠泥、樹脂防腐涂料、樹脂粉末涂料及PVC人造革中試用，效果良好。