粉体材料表面改性
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。
《粉体表面改性》--3表面改性剂
表面活性剂
• （2）高级胺盐 • 阳 离 子 表 面 活 性 剂 , 其 分 子 通 式 为 RNH2( 伯 胺 ) 、 R2NH(仲胺)R3H(叔胺)等.其中,至少有1～2个为长链 烃基(C12 ～C22)。与高级脂肪酸一样,高级胺盐的烷 烃基与聚合物的分子结构相近,因此与高聚物基料 有一定相容性,分子另一端的氨基与无机粉体表面 发生吸附作用。 • 在对膨润土或蒙脱石型粘土进行有机覆盖（或插 层）处理以制备有机土时,一般采用季铵盐，即甲 基苯基或二甲基二烃基胺盐
偶联剂
• 硅烷偶联剂的应用： • 适用于中性和酸性无机粉体的表面处理 • Ⅰ品种选择 • 在用硅烷偶联剂改性矿物粉体时，品种选择 至关重要。 • 选择考虑因素： • ①应用体系的性质或树脂种类； • ②填充材料（或复合体系）的技术指标要求
偶联剂
• Ⅱ用法： • 一般水解后使用。水解pH范围为酸性或中性 (pH3.5~6.0)。 • Ⅲ用量： • 一般为粉体质量的0.2～2.0%；如已知粉体的比表面 积和偶联剂最小包覆面积可按下式估算：
偶剂
• （3）铝酸酯偶联剂 • 化学通式： • Dn • ↓ • (RO)x—Al----(OCOR’)m
• 式中， Dn代表配位基团，如N、O等
偶联剂
• 用途： • 各种无机填料、颜料及阻燃剂,如重质碳酸 钙、碳酸镁、磷酸钙、硫酸钡、硫酸钙、滑 石粉、钛白粉、氧化锌、氧化铝、氧化镁、 铁红、铬黄、碳黑、白炭黑、立德粉、云母 粉、高岭土、炼铝红泥、叶腊石粉、硅灰石 粉、粉煤灰、玻璃粉、玻纤、氢氧化镁、氢 氧化铝、三氧化二锑、聚磷酸铵、偏硼酸锌 等的表面改性
偶联剂
• 配位型 • （i—C3H7O)4Ti•[P—(OC8H17)2OH]2
• 配位型偶联剂是以2个以上的亚磷酸酯为配体,将磷 原子上的孤对电子移到钛酸酯中的钛原子上,形成2 个配价健, 钛原子由4价键转变为6价键,降低了钛酸 酯的反应活性,提高了耐水性。配位型钛酸酯偶联剂 多数不不溶解于水,可以直接高速研磨使之乳化分散 在水中,也可以加表面活性剂或亲水性助溶剂使它分 散在水中,对填、颜料进行表面处理
【精品文章】一文粉体表面改性效果评价方法
一文粉体表面改性效果评价方法
现代新材料的设计和功能化，离不开作为原料或填料的粉体表面性质的设计和功能化。
粉体表面改性主要根据应用需要有目的地改变粉体表面的物化性质，如表面晶体结构和官能团、表面能、表面润湿性、电能、表面吸附和反应特性等。
如何评价粉体表面改性效果，下面小编做简要介绍。
一、粉体表面改性效果评价方法
目前，表面改性效果的评价方法主要有两种：应用结果评价法、预先评价法。
（一）应用结果评价法
应用结果评价法是通过测试改性粉体填充形成的制品性能，特别是力学性能就可对改性效果作出直接评价。
优点是结果可靠，但存在的问题是测试过程费用较高。
目前，应用结果评价法主要应用于粉体表面改性的研究和应用中。
（二）预先评价法
预先评价法对改性粉体进行物理性质、化化性质和表面特性的测试，比较改性前后指标的变化，达到预先评价改性结果的目的。
预先评价法主要分为：润湿性评价法、表面自由能评价法、药剂吸附量评价法、红外光谱、X射线、差热分析、表面分析新技术。
1、润湿性评价法
润湿性包括渗透时间、接触角、吸油率、活化指数等指标，是衡量粉体与聚合物之间相容性好坏的主要指标之一。
润湿好的粉体，填加到聚合物。
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;
微纳米粉体表面改性剖析课件
•微纳米粉体表面改性剖析
•43
（1）非共价修饰纳米粉体
② 带官能团的分子
NH3+
静电作用
CH=CH2 COOH NH2
•微纳米粉体表面改性剖析
•44
（1）非共价修饰纳米粉体
③无机包覆改性
用无机物作改性剂，无机物与纳米粒子表面不发生化学 反应，改性剂与纳米粒子间依靠物理方法或范德华力结合。
利用无机化合物在纳米粒子表面进行沉淀反应，形成表 面包覆。
•微纳米粉体表面改性剖析
•24
10.3.2 纳米颗粒的分散
阻止纳米粒子形成高密度、硬块状沉淀。
手段：减小粒子间的范德华引力或基团间的相 互作用。
使初级粒子不易团聚生成二次粒子！！！！
•微纳米粉体表面改性剖析
•25
10.3.2 纳米颗粒的分散
• 物理法分散纳米粉体 超声波法 机械分散法
• 化学法 非共价方法 共价方法 π-π共轭的方法
如果减小范德华引力或羟基间的作用，就可以减小纳米 粒子间的团聚。
•微纳米粉体表面改性剖析
•19
5）团聚机理方式
① 毛细管吸附理论 毛细管效应一般发生在湿化学法制备纳米粉
体时的脱除溶剂和干燥过程的排水阶段。
•微纳米粉体表面改性剖析
•20
5）团聚机理方式
② 晶桥理论 在纳米粉体干燥过程中，颗粒间由于表面羟基
➢ 热力学角度看，纳米粉体粒子间的作用为范德华力和库仑力， 因而产生纳米粒子的团聚。
•微纳米粉体表面改性剖析
•14
3）团聚机理
根据团聚机理的不同可分为软团聚和硬团聚。 （1）软团聚
由颗粒间的范德华力、表面带电引起的静电引力及毛细管 力等较弱的力引起的颗粒聚集,称为“软团聚”。
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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化学包覆：利用颗粒表面官能团火集团与表面改性分子的
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。
沉淀包覆：利用无机化合物的沉淀反应，在颗粒表面形
成一层或多层“包覆”，以达到改善粉体表面性质，如光 泽、着色力、遮盖力、保色性、催化性、耐候性、耐热性、 点、磁、热性和体相性质等目的，这是一种“无机无机包 覆”的表面改性方法。一般采用湿法工艺，在反应釜火反 应罐中进行。影响沉淀包膜效果的因素较多，如浆液的PH、 浓度、反应温度和反应时间，颗粒的粒度、形状及后续处 理工序等。 硅灰石表面无机纳米改性
无机/无机复合材料：提高无机组分，特别是小比例无极组分在大比例无极组分中的
分散性，如陶瓷颜料和多想陶瓷。
• •
无机盐、话费、灭火剂等：再起表面包覆一层表面活性剂、偶联剂、有机高分子材
料等，级降低表面极性、减少从空气中吸附水，防止团聚并改善起流动性
造纸：通过对无机填料的表面改性，增加起留着率，减少损失。 用氧化钛、氧化铁、氧化铬等包覆改性的珠光云母；用氧化硅和氧化铝改性 的氧化钛；用有机物覆盖的膨润土；吸附环保材料；无机载体和催化材料等。 健康与环境保护：缓释药物胶囊、石棉纤维无害化等
机械化学：利用超细粉碎及其他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 学吸附和反应活性等。对粉体物料进行机械激活的设备主 要是各种类型的球磨机、气流磨及告诉机械冲击式磨机等。 影响机械激活作用强弱的主要因素：分体设备类型、及协 作方式、粉碎环境、机械力的作用以及粉体力度和比表面 积等。
• 赋予粉体材料心的功能：包括光、电、磁、热、吸附、触变、催化等。如
•
粉体技术表面改性的方法
ห้องสมุดไป่ตู้物理涂覆
化学包覆
沉淀包覆
机械化学
插层
其他
物理涂覆：利用高聚物或树脂等表面改性剂对粉体表面极性物
理处理而达到表面改性的方法，如用酚醛树脂或呋喃树脂等涂敷 石英砂以提高精细铸造砂的粘结性能、熔模铸造速度、高抗卷壳 和抗开裂性能；用呋喃树脂涂抹的石英砂用于油井钻探等。 呋喃树脂是指以具有呋喃环的糠醇和糠醛作原料生产的树脂类 的总称，其在强酸作用下固化为不溶和不熔的固形物，种类有 糠醇树脂、糠醛树脂、糠酮树脂、糠酮—甲醛树脂等。
粉体材料表面改性
课程名称： 碎矿与粉体技术
训练组别： 矿加12-1班1组
同组成员： 白宏宁 毕田雨 白楠 邓鹏程
粉体定义 粉体技术
粉体技术表面改性
粉体定义
• 颗粒 • 粉体
颗粒
• 颗粒的概念 与大块固体相比较，相 对微小的固体称之为颗粒。 根据其尺度的大小，常区 分为颗粒、微米颗粒、亚 微米颗粒、超微颗粒、纳 米颗粒等。这些词汇之间 有一定的区别，目前正在 建立相应的标准进行界定。 通常粉体工程学研究的对 象。 • 颗粒的特性 • 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。 • 2．颗粒状态易于流动，可 以精确计量控制供给与排 出和成形。 • 3．实现分散、混合、均质 化与梯度化，控制材料的 组成与构造。 • 4．易于成分分离，有效地 从天然资源或废弃物中分 离有用成分。
目的：改善火提高粉体材料的应用性能火功能性以满足高
技术和新材料或新产品开发的需要。
• • • 有机/无机符合材料：改善无机填料与有机基料的相容性，提高其分散性，从而提高
高聚物基或无机/有机复合材料的综合性能。
油漆、涂料：提高涂料、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、保光性、保色性等。
粉体
由是颗 粉 。粉粒粉 体集体 体 材合的 的 料体特 引的性 特 人物包 性 注性括 目，颗 的这粒 重两物 要方性 理面和
•
的体粉体 粉 集习体。固 合惯，表体 体 体上粉示颗 的 称称粒粉粒 之之体体的 概 为为，的集 念 粉粒大词合 体体颗汇体 。，粒有定 小的粒义 颗集体为 粒合，粉
•
石墨插层改性产物——膨胀石墨
其他方法：高能改性
酸碱处理
化学气相沉积
物理沉积等
矿加12-1班1组~！！
谢与方法
特我技技食原的技粉 点们术术物始发术体 来可的的开人展，技 形以感雏始学而就术 容从知形，会逐是作 粉加、。就制渐随为 体工认通出造形着一 技业知过现石成人门 术的的对了器的类综 过发变粉粉粉。文合 程展化体碎碎从明性 。 ，
•
粉 体 技 术
粉体技术表面改性
• 定义 • 目的 • 方法
定义：指用物理、化学、机械等方 法对粉体材料表面或界面进行处理， 有目的地改变粉体材料表面的物理 化学性质，如表面能、表面湿润性、 电性、吸附和反应特性、表面结构 和官能团等等，以满足现代新材料， 新工艺和新技术发展的需要。
插层：插层改性是指利用层状就够的粉体颗粒晶
体层之间结合力较弱和存在可交换阳离子等特性， 通过离子交换反应火化学反应改变粉体的界面性质 和其它性质的改性方法。 用于插层改性的粉体一 般来说具有层状或似层状晶体结构，如蒙脱土、高 岭土等层状结构的硅酸盐矿物或粘土矿物以及石墨 等。用于插层改性的改性剂大多为有机物，也有无 机物。