高分子材料中粉体表面改性的作用
粉体工程简答题汇总
1. 筛分法测量粉体粒径的基本原理是什么？P19利用筛孔尺寸由大到小组合的一套筛，借助振动把粉末分成若干等级，称量各级粉末的质量，即可计算用质量的百分比表示的粒径组成。
2. 粉体的松装密度是如何测定的？P37① 粉末从漏斗中自由落下，充满圆柱杯,漏斗孔径有2.5m 和5.0m 两种，圆柱杯容积为（25±0.05）m ³。
称量刮平后圆柱杯中粉末质量与容积相比即可得出松装密度。
② 将粉末放入漏斗中的筛网上，自然或靠外力流入布料箱，交替经过布料箱中的四块倾角为25°的玻璃板和方形漏斗，最后流入已知体积的圆柱杯中，呈松散状态，然后称取杯中粉末质量，计算松装密度。
3. 推导出粉体真密度的测定公式P38 ()()[]()()()液体密度体的质量比重瓶加待测粉末加液量比重瓶加待测粉末的质比重瓶含液体的质量空比重瓶质量表观体积颗粒质量--m -m -m -m m m m m m m /m m -m m m m sl s 0s sl 00s s sl 00s p l l l l l p ρρρρ----=---==4. 库尔特计数器法测定粉体粒度的基本原理是什么？电传感器是将被测颗粒分散在导电的电解质溶液中，在该导电溶液中放置一个开有小孔的隔板，并将两个电极分别插入小孔两侧的导电溶液中，在电压差作用下，颗粒随导电溶液逐个通过小孔，每个颗粒通过小孔时产生的电阻变化表现为一个与颗粒体积或粒径成正比的电压脉冲。
5. 激光粒度仪测定粉体粒度的原理是什么？颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒度分布。
当光束遇到颗粒阻挡时，部分发生散射现象。
散射光的传播方向与入射光的传播方向形成一个夹角θ，θ的大小与颗粒的大小有关，即小角度θ的散射光是大颗粒引起的，大角度θ的散射光是小颗粒引起的。
散射光的强度代表该粒径颗粒的数量。
测量不同角度上的散射光强度，就可测得样品的粒度分布。
6.粉体表面改性的目的是什么？①增强与基体的相容性和润湿性。
表面化学改性
表面化学改性粉体工业是一个重要的基础原料工业，在一些高分子材料工业及高聚物复合材料领域中，粉体常常用作无机矿物填料，不仅降低了材料的生产成本，而且还能提高复合材料的力学性能以及稳定性，甚至可以赋予材料某些特殊的物理化学性能，如耐腐蚀性、绝缘性和阻燃性等。
但由于这些无机矿物材料与有机高聚物基质(如塑料、橡胶、树脂等)的界面性质不同，因此当以无机矿物填料作为填充物时，除了需要相关的粒度和粒度分布要求之外，还必须对其表面进行改性，以改善其表面的物理化学特性，使其趋近基体的表面特性，提高其在基体中的分散性，从而提高材料的力学性能及综合性能。
表面改性就是指在保持材料或制品原性能的前提下，赋予其表面新的性能，如亲水性、生物相容性、抗静电性能、染色性能等。
表面改性的特点是：1）不必整体改善材料，只需进行表面改性或强化，可以节约材料；2）可以获得特殊的表面层，如果超细晶粒、非晶态、过饱和固溶体，多层结构层等，其性能远非一般整体材料可比；3）表面层很薄，涂层用料少，为了保证涂层的性能、质量，可以采用贵重稀缺元素而不会显著增加成本；4）不但可以制造性能优异的零部件产品，而且可以用于修复已经损坏、失效的零件。
表面改性的方法有很多，大体上可以归结为：表面化学反应法、表面接枝法、表面复合化法等。
下面本文对表面化学反应法改性做简单介绍，并举例说明几种表面化学改性方法。
所谓无机粉体表面化学改性[1]是指通过无机粉体粒子表面和表面改性剂之间的化学吸附作用或化学反应，改变粒子的表面结构和状态，从而达到表面改性的目的。
表面化学改性法是目前最常用的表面改性方法，在无机粉体粒子表面改性技术中占有极其重要的地位。
超细无机粉体颗粒比表面积大，表面键态、电子态与粒子内部不同，配位不全等都为用化学方法对无机粉体粒子进行表面改性提供了有利条件。
通常，表面改性剂一端为极性基团，能与粉体表面发生化学反应而连接在一起，另一端的非极性基团能与基体形成物理缠绕或是发生化学反应，从而改变无机粉体的分散性，改善制品的性能。
无机粉体表面改性的目的、原理及方法及改性剂的选择
无机粉体表面改性的目的、原理及方法及改性剂的选择
虽然无机粉体表面改性的目的因应用领域的不同而异，但总的目的是通过粉体改性剂改善或提高粉体材料的应用性能或赋予其新的功能以满足新材料、新技术发展或者新产品开发的需要。
无机粉体改性的目的是什么呢
1.使无机矿物填料由一般增量填料变为功能性填料；
2.提高涂料或油漆中颜料的分散性并改善涂料的光泽、着色力、遮盖力和耐候性、耐热性和保色性等；
3.在无机/无机复合粉料中，提高无机组分，特别是小比例无机组分在大比例无机组分中的分散性，如陶瓷颜料和多相陶瓷材料；
4.通过对层状粉体进行插层改性，制备新型的层间插层矿物材料；
5.对于吸附和催化材料，提高其吸附和催化活性以及选择性、稳定性、机械强度等性能
6.超细和纳米粉体制备中的抗团聚；
粉体表面改性的原理和方法
1.表面或界面性质与其应用性能的关系
2.表面或界面与表面改性剂或者处理剂的作用机理和作用模型
3.各种表面改性方法的基本原理或者理论基础，包括表面改性处理过程中的热力学和动力学，模拟和化学计算等。
玻璃微珠改性技术方法大全以及粉体表面改性剂的作用
玻璃微珠改性技术方法大全以及粉体表面改性剂的作用空心玻璃微珠是由纳硅硼酸盐材料经特殊工艺制成的薄壁、封闭的微小球体，球体内部包裹一定量的气体，其主要成分为硅酸盐，具有良好的综合性能，耐高温，耐腐蚀、防辐射、密度小、低导热率、高绝缘度、热稳定性好、化学稳定性好等，作为复合材料的填料使用，能降低基体密度，提高基体的刚度、强度、绝缘性、尺寸稳定性等。
广泛应用于建材、塑料、橡胶、涂料、航海和航天等领域。
玻璃微珠表面改性技术表面改性是优化玻璃微珠等无机粉体材料性能的关键技术之一，对提高材料的应用性能和价值起着至关重要的作用，主要方法有：表面化学改性、表面包覆改性、高性能表面改性及机械力化学改性。
（1）表面化学改性所谓表面化学改性是指通过表面改性剂与颗粒表面之间的化学吸附作用或者化学反应，改变粒子的表面结构和状态，从而达到表面改性的目的。
表面化学改性方法是目前最常用的表面改性方法，在玻璃微珠等无机粉体材料表面改性技术中占有及其重要的地位。
（2）表面包覆改性表面包覆改性是利用无机物或有机物对无机粒子表面进行涂覆/涂层以达到改性的方法，包覆物理涂覆、化学包覆及简单化学反应或沉淀现象进行包覆。
化学包覆是利用官能团反应、游离基反应、溶胶吸附等对无机粉体进行表面包覆改性，从而改善其在高分子聚合物的分散性、相容性等，让其具有更广的使用价值。
物理涂覆是利用表面活性剂、水溶性或者油溶性高分子化合物等对粉体表面进行覆膜处理来达到表面改性的目的，进而改善无机粉体的胶结能力、强度、耐温能力等。
（3）高能表面改性高能表面改名是指利用紫外线、红外线、电晕放电、等离子提照射和电子束辐射等办法对粉体进行表面处理的方法。
（4）机械力化学改性机械力化学改性是利用粉体超细粉碎及其他强烈机械力作用有目的的激活颗粒表面，使其结构复杂或表面无定型化，从而增加其与有机物或其它无机物的反应活性。
机械力化学改性有两层含义：（1）利用矿物超细粉碎规程中机械应力的作用激活矿物表面，使表面晶体结果与物理化学性质发生变化，从而实现应用需要。
【精品文章】超细粉体的表面包覆改性简述
超细粉体的表面包覆改性简述
超细粉体不仅是一种功能材料，而且为新的功能材料的复合与开发建立了坚实的基础，在国民经济与国防各领域有着重要的作用和意义。
超细粉体粒子较为实用的优异特性主要是表面效应和体积效应，随着颗粒尺寸减小，面积与体积的比例随之增大。
由于超细粒子的比表面积很大，很容易产生团聚现象，所以对粉体表面进行处理，使其处于分散状态，充分发挥其优异特性很有必要。
近年来，粉体表面改性技术一直为人们所关注。
表面包覆改性只是表面改性技术中重要的一种。
粉体的表面包覆是根据需要应用物理或化学方法对颗粒表面进行处理，利用无机物或有机物对颗粒表面进行包覆，在其表面引入一层包覆层，这样包覆改性后的粉体可以看成是由“核层”和“壳层”组成的复合粉体。
通过在粉体表面涂敷一层组分不同的覆盖层，能够改变其光、磁、电、催化、亲水、疏水以及烧结特性，提高其抗腐蚀性、耐久性、使用寿命以及热、机械和化学稳定性等。
图1 表面包覆改性粉体的投射及扫描照片
1.超细粉体表面包覆改性的机理及基本原则
1.1 超细粉体表面包覆改性机理
由无机超细粉体表面包覆形成的新粉末是一种核-壳结构的复合粉末。
包覆机理主要有如下几种观点：
（1）库仑静电引力相互吸引机理。
这种观点认为，包覆剂带有与基体表面相反的电荷，靠库仑引力使包覆剂颗粒吸附到被包覆颗粒表面。
（2）化学键机理。
这种观点认为，通过化学反应使基体和包覆物之间形成牢固的化学键，从而生成均匀致密的包覆层。
包覆层与基体结合牢固，。
粉体改性剂对滑石粉表面改性方法及作用
粉体改性剂对滑石粉表面改性方法及作用滑石粉是一种层状含水镁硅酸盐，其表面含有亲水基团，且具有较高的表面能，作为无机填料与有机高聚物分子材料之间在化学结构和物理形态上有着很大的差异，缺少亲和性，使之滑石粉与聚合物之间混合不均匀、粘合力弱，导致制品的力学性能降低。
为此，必须对滑石粉进行表面改性处理。
滑石粉表面改性的机理是利用某些带有两性基团的小分子或高分子化合物对进行复合的物质中的一种或两种进行表面改性，使其表面由憎水变为亲水，目的是使两种物质与树脂更好地相结合。
1、表面覆盖改性法表面覆盖改性法是将表面活性剂或粉体改性剂覆盖于粒子表面，使表面活性剂或粉体改性剂以吸附或化学键的方式与粒子表面结合，使粒子表面由亲水变为疏水，赋予粒子新的性质，使粒子与聚合物的相容性得以改善。
该方法是目前最普遍采用的方法。
大致可理解为：针对滑石粉与聚合物亲和力不高的缺点，将带有两性基团的表面活性剂覆盖粒子上，亲水基团朝向粒子表面，亲油基团朝向外面，这样与聚合物结合时就有好的相容性，达到改性目的，扩大滑石粉的应用范围。
2、机械化学法机械化学法是通过粉碎、摩擦等方法将比较大的粒子变得较小，使粒子的表面活性变大，即增强其表面吸附能力，简化工艺的同时还可以降低成本，同时更易控制产品的质量。
超细粉碎是物料深加工的重要手段，其主要目的是为现代工业提供高性能的粉体产品。
此过程不是简单的物料粒度减小，它包含了许多复杂的粉体物质性质和结构的变化、机械化学变化。
滑石粉经搅拌磨超细粉碎后，表面活性增强，热效应改善，白度提高，粉体性质变化与超细粉碎过程的热力学特性密切相关。
3、外膜层改性法外膜层改性是在粒子表面均匀地包覆一层聚合物，从而赋予粒子表面新的性质。
用澳达粉体表面改性剂对无机粒子滑石粉进行表面处理，与常规的滑石粉粒子填充物相比，包覆后的滑石粉填充高分子材料后，其最大拉伸强度、冲击强度均明显提高，提高率分别达到136%和162%，可作为新型强韧型填充改性剂用于PVC电缆料。
粉体表面改性
粉末进行表
面改性，推测在CH4
和H2
的共同作用下TiO2
表
面将形成Ti－C－O结构，使其导电性与TiC类
似。Yamada等〔12〕先后用Ar和N2
等离子体改性
处理TiO2
膜，在通入N2
之前首先进行Ar处理以
除去吸附在TiO2
表面的水分子、清洁表面，最后
得到的掺氮TiO2
不同，得到的涂层组成也会不同。文献〔23－24〕中还指
出，经无机表面沉积改性以后，粉体的性能提高了，
在基体中分散性较好。章金兵〔25〕用液相沉积法对
纳米ZnO/TiO2
进行表面改性，改性后的粉体表面存
在致密的Al2O3
膜，产物经充分分散后在有机介质
或水中的稳定时间明显提高，紫外线透过率则由改
性前的大于8．5%降低到小于7%。
粉体表面改性
前言：粉体是无数个细小固体粒子集合体的总称。根据固体粒子的尺寸不同可以将固体粒子分为颗粒、微米颗粒、亚微米颗粒、超微颗粒、纳米颗粒。通常粉体是尺度界于10-9m到10-3m范围的颗粒。随着颗粒尺寸的减小相应的各种性质也随着尺寸的改变而改变。
因此小尺寸颗粒有如下几个特征：
1．比表面积增大促进溶解性和物质活性的提高，易于反应处理。
粉体的团聚现象减少了，分散性提高
了，并且改性后的纳米SiO2
粉体与有机基体聚氨
酯弹性体( PUE)的相容性增强了，PUE材料的力学
性能也有较大的改善，能同时达到增强增韧的效
果。余江涛等〔9〕利用阴离子表面活性剂对钛白粉
进行改性，结果表明粉体的疏水性有所改善，其中
使用十二烷基苯磺酸钠与硬脂酸的复配体系其接
向排列，使其表面性质或界面性质发生显著变化;
粉体表面改性处理介绍-文档资料
（3）气相法改性 气相法改性是指将改性剂汽化以后与固体颗粒表
面进行接触，在其表面发生化学反应或物理结合而吸
附在颗粒表面，达到对颗粒进行表面改性处理的方法 。在该方法中由于要将改性剂汽化，一般局限于一些 低分子量、低沸点的改性剂。
干法表面改性设备
目前干法表面改性设备主要有高速加热 式混合机、SLG型连续式粉体表面改性机、 PSC型连续式粉体表面改性机、高速气流冲
图4 HYB主机的结构示意图
（5）流化床式粉体表面改性机
图5 不同形式的流化床
(a) 顶喷式 (b) 底喷式 (c)Wurster式 (d) 侧喷旋转式
2)表面改性的分类
包覆处理改性 表面化学包覆
沉淀反应包膜 胶囊化处理
机械化学改性，等
包覆处理改性 包覆 也称涂敷，利用有机高聚物或树脂等对粉体
（1）干法改性 干法改性是指颗粒在干态下在表面改性设备中首先进 行分散，然后通过喷洒合适的改性剂或改性剂溶液，在一 定温度下使改性剂作用于颗粒材料表面，形成一层改性剂 包覆层，达到对颗粒进行表面改性处理的方法。这种改性 方法具有简便灵活，适应面广，工艺简单，成本低，改性
后可直接得到产品，易于连续化、自动化等优点，但是在
粉体表面改性
概述
1)定义
表面改性 是指利用各类材料或助剂，采用物理、 化学 等方法对粉体表面进行处理，根据应用的需要有目的地改 善粉体表面的物理化学性质或物理技术性能，如表面晶体 结构和官能团、表面能、表面润湿性、电性、表面吸附和
反应特性等等，以满足现代新材料、新工艺和新技术发展
的需要。
2) 表面改性的目的
化学方法
物理化学方法 机械物理方法
其它表面改性方法
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
超细粉体材料进行表面改性的作用分析
（上海汇精亚纳米新材料有限公司刘涛）
（凤阳汇精纳米新材料科技有限公司）
高新技术的发展对材料的要求越来越高，而材料又是技术进步的关键和后盾。
随着科技的发展，我们经常需要既能适应高温、高压、高硬度条件的材料，又具有能发光、导电、电磁、吸附等特殊性能的材料。
因此，对材料特殊性能及品质要求的提高，为适应发展需要，人们不断地开发超微细粉体这一新兴填料体系。
但由于超细粉体间普遍存在着范德华力（分子间作用力）、库仑力(静电力)，粉体的细化过程实质上是以粒子的内部结合力不断被破坏，体系总能量不断增加的过程。
因此从热力学角度来看，超细粉体有自发凝聚的倾向，而且颗粒越细小，团聚越严重。
因此如何使团聚解聚，使颗粒均匀分散成为超细粉体材料得到很好应用的首要问题。
研究表明，影响超细粉体分散的主要原因是：1：液桥力（液体的表面张力）：当粉体受潮时，此力最大；2：范德华力；3：库仑力，不同电荷吸引力是粉体团聚的第三大因素。
而对于超细粉体在高分子材料中的分散，一是常温下的分散混合，二是熔融状态下的分散混合，这两个过程都要求做到分散均匀。
表面改性就是指在保持材料或制品原性能的前提下，赋予其表面新的性能，如生物相容性、抗静电性能、染色性能及良好的分散性能等。
汇精公司粉体材料的表面改性产品就是用偶联剂及表面活性剂在粉体表面进行，其可以降低粉体表面能，提高相容性，阻止或减轻团聚体的形成，提高其分散性，并使得粉体在高分子材料中得到迅速、均匀的分散。
若超细粉体不加任何处理就加入到高分子材料中去，材料与聚合物之间就会存在明显的界面，如果在基体树脂中存在的许多空洞，在外力作用下能承受外力的有效截面积减少，填充材料的力学性能就会变差。
因此超细粉体在表面处理水份控制以及选择合适的表面改性剂是非常关键的。
上海汇精亚纳米新材料有限公司、凤阳汇精纳米新材料科技有限公司利用自身丰富粉体应用技术资源，采用专业的配方，使用SLG加热式连续性表面改性机对超细粉体材料进行表面改性处理，使得超细粉体材料在各行业的使用性能得到大大提升，更赋予它新的功能；使得超细粉体的各项性能得到更好的发挥，适应了时代发展的趋势需求。