粉体改性方法与工艺
粉体表面改性的研究进展
粉体表面改性的研究进展物理改性中的热处理和球磨是两大常见且有效的方法。
热处理可以改变粉体表面的化学成分和结构，从而影响其性能。
比如通过高温热处理，可以在粉体表面形成高熵合金、氧化层等，改善其力学性能和耐腐蚀性。
球磨作为一种粗糙化技术，可以通过改变粉体表面形貌提高其活性。
通过改变球磨参数，甚至可以将一种粉体转变为另一种具有完全不同性能的粉体。
化学改性方法中，溶剂处理技术被广泛应用于许多工业领域，如环保、能源及催化剂等。
这种方法主要通过选择不同的溶剂来改变粉体表面的化学组成和物理状态，进而达到优化粉体性能的目的。
化学气相沉积（CVD）这种技术已成功地用于粉体表面的加工改性，能显著改善包括磁性、电性、光学性、催化性在内的多种性能。
化学吸附和化学反应也是现阶段常用的化学改性方法，其中化学吸附主要通过在粉体表面吸附不同的化学物质来调整其性能，而化学反应则可以在粉体表面制备复合薄膜，提高其功能性。
需要注意的是，粉体表面改性不仅影响粉体的性能，也会影响到其环境适应性、经济性和安全性等方面。
因此，在粉体表面改性研究中，除了追求性能优化，还需要充分考虑这些因素，使改性后的粉体既具有良好性能，又具有广阔的应用前景。
最近的研究还向生物改性方向发展，如通过酶催化，生物胶凝等方式对粉体进行改性，让粉体获得新的功能和特性。
还有通过物理、化学和生物的组合方式对粉体进行多重改性，使粉体在多个方面都具有优越性能。
总的来说，粉体表面改性技术的研究已经取得了显著的进展，在许多领域都得到了广泛的应用。
然而，由于粉体的复杂性，粉体表面改性仍然面临许多挑战，包括改性机制的解析、改性效果的稳定性及改性方法的绿色化等问题亟待研究解决。
未来的研究还需要持续深入，不断探索更有效、更经济、更环保的粉体表面改性方法，让这种技术在生产实践中发挥出更大的作用。
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。
碳化硅粉体的制备及改性技术
随着科学技术的发展, 现代国防,空间技术以及汽车工业等领域不仅要求工程材料具备良好的机械性能,而且要求其具有良好的物理性能。
碳化硅(SiC) 陶瓷具有高温强度和抗氧化性好、耐磨性能和热稳定性高、热膨胀系数小、热导率高、化学稳定性好等优点，因而常常用于制造燃烧室、高温排气装置、耐温贴片、飞机引擎构件、化学反应容器、热交换器管等严酷条件下的机械构件,是一种应用广泛的先进工程材料。
它不仅在正在开发的高新技术领域( 如陶瓷发动机、航天器等) 发挥重要作用,在目前的能源、冶金、机械、建材化工等[1]领域也具有广阔的市场和待开发的应用领域。
为此，迫切需要生产不同层次、不同性能的各种碳化硅制品。
碳化硅的强共价键导致其熔点很高，进而使SiC 粉体的制备、烧结致密化等变得更加困难。
本文综述了近些年碳化硅粉体的制备及改性、成型和烧结工艺三个方面的研究进展。
[1] 蔡新民,武七德,刘伟安.反应烧结碳化硅过程的数学模型[J]. 武汉理工大学学报, 2002,24(4): 48-501 碳化硅粉体的制备及改性技术碳化硅粉体的制备技术就其原始原料状态主要可以分为三大类：固相法、液相法和气相法。
1.1 固相法固相法主要有碳热还原法和硅碳直接反应法。
碳热还原法又包括阿奇逊(Acheso n)法、竖式炉法和高温转炉法。
SiC粉体制备最初是采用Acheson法[2]，用焦炭在高温下(2400 C左右)还原SiO2制备的，但此方法获得的粉末粒径较大(>1mm)，耗费能量大、工艺复杂。
20世纪70 年代发展起来的ESK 法对古典Acheson 法进行了改进，80 年代出现了竖式炉、高温转炉等合成3-SiC粉的新设备。
随着微波与固体中的化学物质有效而特殊的聚合作用逐渐被弄清楚，微波加热合成SiC 粉体技术也日趋成熟。
最近,L N. Satapathy 等[3]优化了微波合成SiC的工艺参数。
他们以Si+2C为起始反应物，采用2.45 GHz的微波在1200-1300 C时保温5分钟即可实现完全反应，再通过650 C除碳即可获得纯的^SiC,其平均粒径约0.4 ym。
【精品文章】改头换尾：一文了解中药粉体改性技术
改头换尾：一文了解中药粉体改性技术
数千年以来，中药因其含有生物活性部位或活性化学组分，一直为国民的防病治病做出巨大贡献，是我国非物质文化遗产中具有特色的重要部分。
但是，生物机体对药物的吸收、代谢、排泄是一个极其复杂的过程，中药产生的药理效应不能简单归功于其化学组成，还与其物理状态密切相关。
其中，由于中药粉体的理化性质复杂，因此常以无定形粉末的形式存在，大多表现出流动性差、吸湿性强、黏性大、润湿性差等不良物理特性，影响中药制剂的生产过程和疗效。
因此为了改善中药的使用状况，中药粉体改性技术应运而生。
中药粉体改性技术的分类
粉体改性是指用物理、化学方法对粉体粒子进行处理，有目的地改变粉体物理化学性质，以改善中药粉体的不良特性。
方法包括：根据制剂处方优化前处理工艺、减小粉体粒度、制颗粒、粒子改性等，粒子改性可以通过微囊化、包衣、包覆、中药粒子设计等技术实现。
1、优化前处理工艺
优化前处理工艺包括精制中药提取液和选择合适的干燥方式。
前者是通过大孔树脂、膜分离、吸附澄清等精制技术来富集有效成分；后者则是根据不同中药提取物的性质选择合适的干燥方式。
2、减小粉体粒度
①微粉化技术。
碳化硅粉体的制备及改性技术
碳化硅粉体的制备及改性技术
碳化硅（SiC）是一种具有广泛应用前景的材料，具有高熔点、高硬度、高热导率、化学稳定性好等特点。
碳化硅粉体的制备及改性技术主要包括传统的化学法制备、物理法制备以及碳化硅的表面改性技术。
1.传统的化学法制备碳化硅粉体：
传统化学法包括共沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法等。
其中，共沉淀法是最常用的一种制备方法之一、该方法包括混合硅源和碳源，通过调节pH值和温度来控制反应过程，得到碳化硅粉体。
共沉淀法制备碳化硅粉体具有操作简便、成本较低等优点，但粒径分布较宽，控制难度较大。
2.物理法制备碳化硅粉体：
物理法包括等离子熔融法、化学气相沉积法等。
其中，等离子熔融法是一种常用的物理法制备碳化硅粉体的方法。
该方法通过在高温等离子体中熔融和冷凝制备碳化硅粉体。
等离子熔融法制备的碳化硅粉体晶粒度均匀，纯度高，但设备复杂，成本较高。
3.碳化硅的表面改性技术：
为了提高碳化硅粉体的分散性、抗聚集性，常采用表面改性技术。
常用的表面改性方法包括表面改性剂包覆、离子注入、化学气相沉积等。
其中，表面改性剂包覆法是较常用的改性技术，通过将表面改性剂包裹在碳化硅粉体颗粒表面，减少颗粒间的吸附力和静电作用力，改善颗粒的分散性。
化学气相沉积是一种在碳化硅颗粒表面沉积一层功能性薄膜来改性的方法，可以改善粉体的分散性和抗聚集性。
以上是碳化硅粉体的制备及改性技术的一些常见方法。
随着科学技术的不断进步，制备技术和改性技术也在不断完善和发展，未来有望实现更高效、可控性更强的制备和改性碳化硅粉体方法。
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
大颗粒球形粉体材料的表面改性与功能化研究
大颗粒球形粉体材料的表面改性与功能化研究摘要：大颗粒球形粉体材料是一种广泛应用于化学、生物、医药等领域的重要材料。
然而，其应用受制于表面性质和功能性的限制。
因此，对大颗粒球形粉体材料的表面改性与功能化研究具有重要意义。
本文主要讨论了大颗粒球形粉体材料的表面改性方法、功能化策略以及应用前景。
一、引言大颗粒球形粉体材料具有广泛的应用前景，但其表面性质和功能性的限制制约了其应用范围。
因此，对大颗粒球形粉体材料的表面改性与功能化研究具有重要意义。
二、表面改性方法1. 化学改性方法：通过化学反应，在大颗粒球形粉体材料表面引入新的官能团，改变其表面性质。
例如，利用硅烷偶联剂对颗粒表面进行改性，引入羟基或氨基等新的官能团。
2. 物理改性方法：通过物理手段对大颗粒球形粉体材料进行表面改性，如静电喷涂、电子束辐照等。
这些方法可以改变颗粒表面的形貌、结构和疏水性等性质。
三、功能化策略1. 介孔化改性：将大颗粒球形粉体材料转化为介孔结构，增加其比表面积和孔隙率。
这可以提高颗粒材料的吸附能力和催化活性，扩展其应用领域。
2. 纳米包埋改性：利用纳米材料对大颗粒球形粉体进行包埋改性，可以改变颗粒表面的光学、磁性、阻尼等性质，拓宽其应用范围。
3. 功能分子修饰：将功能性分子修饰到大颗粒球形粉体材料表面，可以赋予颗粒特定的化学、生物活性。
例如，将荧光染料修饰到颗粒表面，可以用于生物荧光成像。
四、研究进展1. 表面改性与应用：大颗粒球形粉体材料经过表面改性后，可以应用于催化、传感、吸附等领域。
例如，改性后的颗粒材料可以用于高效催化反应，实现废水处理和有机合成。
2. 功能化与应用：通过功能化策略，大颗粒球形粉体材料可以具备特定的功能，如生物活性、磁性等。
这些功能化颗粒材料能够应用于生物医学、电子器件等领域。
五、应用前景与展望大颗粒球形粉体材料的表面改性与功能化研究为其应用领域的拓展提供了新的可能。
未来，随着表面改性技术和功能化策略的不断发展，大颗粒球形粉体材料的应用前景将更加广阔。
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3.4 物理涂覆
பைடு நூலகம்
利用高聚物或树脂等表面改性剂对粉体表面进行物理处理 而达到表面改性的工艺方法。是一种对粉体表面进行简单 改性的工艺。
如：树脂涂敷石英沙：提高精细铸造沙的粘结性、抗开裂性！ （1）冷法：粉状树脂＋沙＋溶剂→混碾→干燥→筛分
沉淀包覆改性原理
以二价金属离子（用Me+2表示）为例，在分散有粉体的浆 料体系中，存在以下几种反应：
（1）水解：
其中Me(OH)2(S)为固态金属氢氧化物
沉淀包覆改性原理
（2）与粉体表面的反应：设SOH代表颗粒表面
沉淀包覆改性原理
无机颗粒（SiO2）表面沉淀包覆TiO2
（1）TiCl4水解 （2）Ti(OH)4沉淀包覆
影响粉体表面化学包覆改性效果的因素
表面改性剂的配方：
－－品种：选择能够化学吸附的改性剂；根据用途来选择（如 塑料、橡胶、油性涂料选亲油型；电缆绝缘考虑介电性能 及电阻率；水性涂料选亲水性）；避免改性剂造成体系中 其他组分功能的失效；改性剂分解温度高于加工温度；考 虑改性剂水溶性决定改性工艺；价格和环境因素也要考虑。
－－用量：理论上在颗粒表面达到单分子层吸附所需的用量为 最佳用量，实际上最佳用量要通过实验来确定。对于湿法 改性实际用量要大于达到单分子层吸附所需的量。
－－使用方法：配制（先水解）、添加（均匀充分接触）及加 药顺序（先加化学吸附的）。
影响粉体表面化学包覆改性效果的因素
表面改性工艺： ① 表面改性剂的特性，如水溶性、水解性、沸点或分解温度
实验室改性装置
沉淀包覆改性原理 硅灰石表面无机改性
纳米碳酸钙/硅灰石 纳米硅酸铝/硅灰石 已经在造纸、塑料（PP、PA6）工业中应用
硅藻土表面无机纳米包覆改性 TiO2/硅藻土复合材料
硅藻土表面无机纳米包覆改性
优点：
1. 兼具吸附捕捉性能与光催化降解性能 2. 具有较高的比表面积和良好的光透性 3. 在紫外光和太阳光下都有优良的光催化性能而且稳定
性和重复使用性能好
TEM剖面分析 包覆层厚度为200-300 nm
A
B
0.9μm
250 nm
40 nm
0.6μm
0.9μm
硅藻土表面无机纳米包覆改性
TiO2/硅藻土复合材料
纳米TiO2/硅藻土复合材料的光催化降解性能
（对罗丹明B的光催化降解率）
在日光灯照射下，24 h 甲醛降解率大于80 % 在太阳光下，2 h内 Rhodamine-B溶液的脱色 率和COD，去除率都 达到了95 %以上；6 h内 苯酚的降解率达到99.18 %； COD降解率达95.99 %。
（2）热法：石英沙加热（140～160℃）＋树脂→混沙机
＋硬脂
＋乌洛托品（壳模形成时使树脂固化） →激冷
酸钙（防结块） →出沙→破碎→筛分→产品
主要影响因素:颗粒的粒度、形状、比表面积、孔隙率、涂 敷剂的种类、用量、用法、涂敷处理工艺等。
联剂适用石英及硅灰石等而不适用碳酸钙； －－酸碱性：无机填料改性时，酸性表面（如SiO2)时，
胺 ＞ 羧 酸 ＞ 醇 ＞ 苯 酚 ； 中 性 表 面 时 （ Al2O3 、 Fe2O3)等，羧酸＞胺＞苯酚＞醇；碱性表面时（MgO、 CaO)，羧酸＞苯酚＞胺＞醇。 －－含水量：象陶土、滑石粉等表面含水量较大的矿物，不 适合用单烷氧基型而适合螯合型钛酸酯偶联剂；而单烷氧
硅酸铝包覆改性的粉煤灰微珠
3.3 机械化学
利用超细粉碎及其它强烈机械作用对粉体表面进行激活,在 一定程度上改变颗粒表面的晶体结构、化学吸附和反应活 性(增加表面活性点或活性基团)等
对粉体物料进行机械激活的设备:各种类型的球磨机（筒式 球磨、行星球磨、振动球磨、离心磨、搅拌球磨机等）、 气流磨及高速机械冲击式磨机等
第3章 粉体表面改性方法与 工艺
粉体表面改性的方法
表面处理 方法
化学包覆 沉淀反应 机械化学 物理涂覆 插层改性
其他
3.1 化学包覆
利用颗粒表面官能团或基团与表面改性剂分子的特性 吸附或化学反应使粉体表面改性的方法。
表面改性剂：硅烷、钛酸酯、铝酸酯、锆铝酸盐等偶 联剂、高级脂肪酸及其盐、有机铵盐、磷酸酯、不饱 和有机酸、水溶性高分子及其他表面活性剂等
等； ② 前段粉碎或粉体制备作业是湿法还是干法？如果是湿法作
业可考虑采用湿法改性工艺； ③ 改性工艺条件，如反应温度和反应时间等。
影响粉体表面化学包覆改性效果的因素
表面改性设备： 在表面改性剂配方和表面改性工艺确定的情况下，表面改
性设备就成为影响粉体表面化学包覆改性的关键因素。 表面改性设备性能的优劣，关键在于以下基本工艺特性： ① 对粉体及表面改性剂的分散性。 ② 使粉体与表面改性剂的接触或作用的机会。 ③ 改性温度和停留时间的可调性。 ④ 单位产品能耗和磨耗。 ⑤ 环保性能（粉尘污染）。 ⑥ 设备的运转状态。
硅藻土表面无机纳米包覆改性
TiO2/硅藻土复合材料
应用于临江保健木业公 司木制百叶窗：经中国 建筑材料环境检测中心 检测，用量5-8 g/m2， 24 h甲醛去除率达到 75 %以上。
粉煤灰微珠表面无机包覆改性
粉煤灰微珠表面离子溅射等 酸钙、硅酸铝等包覆膜
方法镀镍
、铜、银及
TiO2、碳
粉煤灰微珠
影响因素：(1)粉体的表面性质；(2)表面改性剂的配 方；(3)表面改性工艺（4）表面改性设备等。
影响粉体表面化学包覆改性效果的因素
粉体的表面性质： －－粒度：越细，比表面积越大，则改性剂用量大； －－表面能：较大的会团聚，需事先解聚； －－表面官能团：决定物理吸附还是化学吸附，如：硅烷偶
3.2 沉淀反应
利用沉淀反应,在颗粒表面形成一层或多层“包膜”, 以达到改善粉体表面性质,如光泽、着色力、遮盖力、 保色性、耐候性、电、磁、热性和体相性质等目的
一般采用湿法工艺。影响因素主要有浆液的pH、浓度、 反应温度和时间,颗粒粒度、形状及后续处理工序(洗 涤、脱水、干燥或焙烧)等。其中pH及温度、浓度因直 接影响无机改性剂在溶液中的水解产物,是最重要的影 响因素之一