非金属矿物粉体表面改性方法
矿物材料
矿物材料第一二章习题1.非金属矿物材料的精细加工制备包括哪些？天然矿物材料精细加工的目的是什么？非金属矿物材料的精细加工制备包括：超细粉粹与分级、矿物原料的纯化、高温物理化学处理、结构改性处理、表面改性处理、矿物材料的化学制备、新型陶瓷粉体的制备。
目的：（1）矿物材料的纯化为，达到改善矿物材料的技术物理性能的目的。
产物保留原矿物的单一矿物特性、构造、化学成分；2）赋予产物新的技术物理性能：原料矿物的结构、矿物组成、表面化学性质发生不同程度的改变。
2.在细磨和超细磨过程中，因机械作用导致的机械化学反应指什么？主要表面在哪三方面？机械化学变化：因机械载荷作用导致的固体物料晶体结构和表面物理化学性质的变化(包括晶格畸变、晶格缺陷、颗粒无定形化、多晶转变、表面自由能增大等) 。
在细磨和超细磨过程中，因机械作用导致的机械化学反应主要表现为三个方面：（1）矿物晶体结构的变化：由于超细过程中强烈的机械化学作用，引起矿物的晶体结构，尤其是颗粒表面结构发生变化，例如位错、缺陷、重结晶，甚至使表面转为非晶态层。
（2）矿物物理化学性质的变化：经过细磨和超细磨后，由于矿物颗粒的内能和表面能的增加以及机械激活作用的影响，使矿物的吸附能力、溶解性和表面电性等均有不同程度的改变。
（3）在局部承受较大应力或反复应力作用的区域产生化学反应：在超细粉碎过程中，矿物颗粒因反复承受应力并受到机械激活作用，有时会在颗粒变细的同时发生化学反应，例如由一种固态物质转变为另一种固态物质，或者因矿物分解释放出气体产物，因晶体结构发生变化或外来离子进入晶体结构而改变矿物的化学组成。
3.超细粉体分级的必要性是什么？分级的必要性:（1）矿物材料的超细粉体在精密陶瓷、涂料、生物工程、电子及尖端技术领域均有广泛应用。
现代科技的发展迫切需要超细而且粒度分布范围窄小的粉体，有时甚至要求达到单一粒径。
但是机械粉碎得到的粉体粒度分布较宽，往往在0.1μm到数十μm之间，因此需要对其进行分级，以满足对超细粉体的高标准要求。
功能化非金属矿物材料永恒主题
口
业 中应用的各类深加工非金属矿物材料，非金属矿物材料发展始终 遵循着一个主题一 功能化。功能化必然是非金属矿物材料未来的
发展趋势和非金属矿物材料加工技术未来追求的 目 。 标 非金属矿工业被誉为朝阳工业，将非金属矿工业做大，关键是 要满足应用的需要和不断根据科技革命、 新兴产业发展和社会进步的 要求 开拓 新的 市场 或应用领域 。而充分研 究和 开发非金属矿物 的功 能， 通过深加工提升非金属矿物的功能或应用性能无疑是非金属工业 傲强 的必 由之路 。 影响非金属矿物材料功能的因素归纳起来主要有三种 ：
究， 发掘和提升非金属矿物 产品 的功能和应 用性 能 ． 促
矿物原料的粒度大小和粒度分布及颗粒形状对非 进相 关应 用领域 的技 术进步和产业 发展，只有这样 才 金属矿物材料的功能或功能的发挥有很大影响，许多 能使我 国的非 金属 工业真正做大做强 。 非金属矿物粉体材料的功能，如在高聚物基复合材料 中的增强或补强性、陶瓷材料的强度和韧性 、作为造
常重要 的。
３ 矿物 的表面 性质 。 ． 非金属矿物材料 的根 多功能取决于矿 物原料 的表 面 或 界面 性 质 ，如 吸 附 、催 化 、 电性 、光 性 、 流
变、分散及与材料中其它组分的相容性等。矿物的表 面性质既与先天因素．即矿物的组成、化学成分和结 构有关．也与加工技术有关。当今兴起的粉体表面处 理或表面改性技术可以有 目的地改善、提高非金属矿 物材料的某些特定功能或赋予其新的功能．因此被称
ｔ 矿物 组成 、化学成 分和 结 构 。 ． ．
文
＼
氮化铝的表面改性方法
氮化铝的表面改性方法AlN粉体的表面改性技术有很多，基本原理为对粉体表面进行相应的物理吸附或化学处理，在AlN颗粒包覆或形成较薄反应层，阻止AlN粉末与水的水解反应。
主要方法有包覆改性法、表面化学改性法、热处理法等等。
1、包覆改性法包覆改性是一种应用时间较久的传统改性方法，是用无机化合物或有机化合物对AlN粉体表面进行包覆，对粒子的团聚起到减弱或屏蔽作用，而且由于包覆物产生了空间位阻斥力，使粒子再团聚十分困难，从而达到表面改性的目的。
用于包覆改性的改性剂有表面活性剂、无机物、超分散剂等。
a、表面活性剂法根据AlN粒子表面电荷的性质，采用加入阳离子或阴离子表面活性剂，改变粉体分散体系中气液、固液界面张力，在粉体表面形成碳氧链向外伸展的具有一定厚度的包覆层。
利用表面活性剂的亲水基团对固体的吸附性、化学反应活性及其降低表面张力的特性可以控制纳米粉体的亲水性、亲油性、表面活性,改变粉体的表面特性或赋予粉体新的性质。
具体体现在如下三方面：☞亲水基团与表面基团结合生成新结构，赋予粉体表面新的活性；☞降低粉体的表面能使其处于稳定状态；☞表面活性剂的亲油基团在表面形成空间位阻，防止粉体的再团聚,由此改善纳米粉体在不同介质中的分散性等。
示例：郭兴忠等人研究发现有机羧酸和聚乙二醇改性后的AlN粉末在水中浸泡48h后Al(OH)3相不明显，表明有机羧酸包裹在AlN粉末表面，阻碍了水分子向AlN粉体表面侵蚀。
b、无机包覆改性AlN粉末无机表面改性就是将无机化合物或金属通过一定的手段在其表面沉积，形成包覆膜，或者形成核一壳复合颗粒，改善表面性能。
这是利用物理或化学吸附的原理。
使包覆材料均匀附着到被包覆对象上,形成连续完整的包覆层，使改性粉体表面呈现出包覆材料的性质。
c、超分散剂超分散剂在两亲结构上与传统的表面活性剂类似，但以锚固基团和溶剂化链取代了表面活性剂的亲水基和亲油基。
锚固基团能通过离子键、共价键、氢键及范德华力等相互作用以单点或多点锚固的形式牢固吸附于粒子表面，其溶剂化链则可以通过选用不同的聚合单体或改变共聚单体配比来调节它与分散介质的相容性，同时还可以通过增加溶剂化链的摩尔质量以保证它在颗粒表面形成足够的空间厚度。
无机粉体表面改性技术发展现状与趋势
Ｚ ｎ ｈ ｉｉ ｈｅ ｇ Ｓ ｕ ｌｎ
（ ｈｎ ｎｖｒ ｔ ｏ ｎ ｇ＆ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙ （ ｅ ｎ ， ｅ ｎ ０ ０ ３ Ｃ ｉａ Ｃ ｉ Ｕ ｉ ｓ ｙ ｆＭｉｉ ａ ｅ ｉ ｎ ｅｈ ｏ ｇ Ｂ ｌ ｇ） Ｂ ｌ ｇ １０ ８ ， ｈｎ ） ｏ ｉ ｔ ｉ ｔ Ａ ｓ ａ ｔＳ ｒ ｃ ｏ ｉｃｔ ｎ ｉ ｏ ｅｏ ｅｍ ｊｒｔ ｈ ｉ ｅ ｒ ｒ ｅｓ ｇｉｏｇｎｃｐ ｗ ｅｓ ｗ ｉ ａ ｔ ｏｔ ｍ ｂ ｔ ｃ ：ｕ ａ ｅｍ ｄｆ ａ ｏ ｎ ｆ ｈ ａ ｃ ｎｑ ｓ ｏ ｏ ｓｉ ｎｒａ ｉ ｏ ｄ ｒ ， ｈｃ ｈ ｓｕｍ ｓ ｉ — ｒ ｆ ｉ ｉ ｓ ｔ ｏ ｅ ｕ ｆ ｐ ｃ ｎ ｈ
表面 改性是 优化无 机粉 体材 料性 能 的关键 技术 之一 ， 对提 高无机 粉 体 的应用 性 能和 价 值起 着 至关 重要 的作 用 。中 国无 机粉体 表 面改性 技术 的研 究 开 发始 于 ２ ０世 纪 ８ ０年代 。２ ０世 纪 ９ Ｏ年 代 以后 ， 由 于 塑料 、 胶 、 料 等 相关 产 业 的快 速 发展 ， 国无 橡 涂 中 机粉 体表 面改性 技 术 的研 发 和 应 用 速 度加 快 ， 于 并
２ ０世纪 ９ ０年 代末 开始 了专 用 于表 面 改性 设 备 的研
面改 性方 法 ， 它利 用有 机 表 面 改性 剂 分 子 中 的官 能
团在 颗粒 表 面 吸 附或 化 学 反 应 对 颗 粒 表 面 进 行 改 性 。所用 表 面改性 剂 主要 有 偶联 剂 （ 烷 、 酸 酯 、 硅 钛
பைடு நூலகம்
ｒｚ ｄ； ｎ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｐ ｏｐ ｃ ｎ ｒｎ ｒ ｌｏ ｆ ｒ ｃ ｓ ｄ ｉｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｒ ｓ ｅ ｔ ｄ ｔｅ ｄ ｗｅｅ ａｓ ｏ ｅ ａ ｔ ． ａ ｅ Ｋｅ ｒ ｓ ｎ ｒａ ｉ ｐ ｗｄ ｒ ； ｃ ａ ｉ ｏ ｕ ａ ｅｍｏ ｉ ｃ ｔ ｎ；ｕ ａ ｅ ｍｏ ｉ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ：ｉ ｏ ｇ ｎ ｃ ｏ ｅ ｓ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｍ ｆｓ ｒ ｃ ｄｆ ａ ｉ ｓ ｒ ｃ ｄ ｆ ｒ ｆ ｉ ｏ ｆ ｉ
fe3o4磁性颗粒的表面改性研究
fe3o4磁性颗粒的表面改性研究随着技术发展的不断推进，Fe3O4磁性颗粒在科技及工业领域中被广泛用于涂料，材料加工，生物医药等领域。
由于Fe3O4磁性颗粒拥有优异的磁性特性，具有很好的稳定性及耐腐蚀性，因此，它的表面改性研究具有重要的意义。
Fe3O4磁性颗粒的表面改性研究主要包括两个方面：物理表面改性和化学表面改性。
物理表面改性是指在Fe3O4磁性颗粒表面进行磁场处理，以调整其表面结构，使其拥有更佳的磁性特性；化学表面改性则是将一些小分子，如有机酸或羧酸通过化学反应与Fe3O4磁性颗粒上的氢键或羧基等键进行结合，以改善其表面结构及磁性特性。
首先，对Fe3O4磁性颗粒的表面进行物理表面改性处理时，主要采用高强度磁场处理。
通过高强度磁场处理后，Fe3O4磁性颗粒可以增加其表面能量，使其磁性特性发生变化，从而提高磁阻率等性能。
另外，磁场处理还可以提升Fe3O4磁性颗粒的热稳定性，抵抗高温环境对表面的破坏。
其次，对Fe3O4磁性颗粒的表面进行化学改性处理时，可以采用有机或无机材料，如有机酸或羧酸，与Fe3O4磁性颗粒上的氢键及羧基进行结合，以形成一层保护膜，从而改善其表面结构及性能。
另外，通过化学表面改性处理，还可以使磁性颗粒具有更好的抗腐蚀性、抗污染性及耐磨性，从而使其在科学及工业领域中得到更多的应用。
最后，Fe3O4磁性颗粒的表面改性处理也可以改变其表面上官能团的性质，从而使Fe3O4磁性颗粒具有更好的生物相容性、耐热性等特性，有助于抗病毒、抗菌及其它生物活性物质的吸附及去除，从而提高其在生物医药领域的应用价值。
综上所述，Fe3O4磁性颗粒的表面改性研究对于提高其在科技及工业领域的应用价值及在生物医药领域的应用价值具有重要的意义。
因此，要想获得更好的磁性特性及性能，值得进一步对Fe3O4磁性颗粒的表面进行改性研究，以实现有效利用。
非金属矿粉体加工技术现状与发展
１ 非金属矿物粉体加工技术现 状 Ｊ
１ １ 粉碎分级 ．
解石 、大理 石 、 白云石 、石 膏 、重 晶石 、滑石 、叶 蜡 石 、绿泥 石 、膨 润 土 、伊 利石 、硅灰 石 、煤 系硬 质 高 岭岩 、玻璃原 料石 英岩 等只进行 简 单的拣选 和 分 类 。 目前 工 业 上 进 行 选 矿 提 纯 的 非金 属 矿 主 要 有 ：石棉 、石墨 、高岭土 、硅藻土 、石英 、云母 、石 榴 子石 、蓝 晶石 、夕线石 、红柱 石 、蛭石 、菱 镁矿 、 长石 、金红石 、锆 英砂 、萤石 等 。由于优质 滑石 资 源 的 日渐减少 ，２ ０ 年开 始了低 品位 滑石的选矿加 ０５
细碳酸钙浆料加工技术 、超细非金属矿粉改性 及复合 技术 、超细高 白度煅烧高岭土加工技术、球形非金属矿粉加工技术和针 状非金属矿粉加工技术等方面的显著进展 ；并对非金属矿物的粉碎分级 技术 、 选矿提纯技术 以及表面改性技术的发展趋势进
行 了展 望 。
关键词 ：非金 属矿 ；粉体 ；加工 技术 中图分类号：Ｔ ７ Ｄ９ 文献标 识码 ：Ａ 文章编 号 ：１０ — ３ ６２ ０ ）４ ０ ０ — ４ ０ ７ ９ ８ （０ ７０ — ０ ３ ０
ｉ ０ ６ Ｔ ｅｐ ｅ ｅ ｔ ｔｔ ｓ ｐ ｏ ｒ ｓ ｎ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｎ ｓ ｆ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ｆ ｏ — ｔ ｌ ｃｍｉ ｅ ａ ｓ ｕ ｈ ａ ｏ ｎ ２ ０ ． ｈ ｒ ｓ ｎ ａ ｕ ， ｒ ｇ ｅ ｓａ ｄ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ￣ｅ ｄ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｈ ｏ ｏ ｏ ｎ ｎ ｍｅａ ｌ ｎ ｒ ｌ ｓ ｃ ｓ ｍｍｉｕ ｉｎ ｓ ｏ ｅ ｙ ｉ ｃ ｎｔ ｏ
、 、 、 、
石棉 主要 采用 风选和 筛分 分级 ；石墨天 然可浮
粉体表面改性设备
粉体表面改性设备中国粉体表面改性设备种类很多，例如高速混合机、捏合机、密炼机、开炼机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机等，但这些设备大多从化工机械借用过来。
存在许多严重问题，针对这些问题，近年来有了许多改进和进展，本文重点介绍引进国外机型和对高冷搅机组进行的改进。
现状粉体表面改性设备，主要担负三项职责，一是混合，二是分散，三是表面改性剂在设备中熔化和均匀分散到物料表面，并产生良好的结合。
由于混合物的种类和性质各不相同，混合、分散和表面改性要求的质量指标也不相同，因而出现多种性质不同的改性设备，而这些设备又多为借用，因而并不能很好地完成改性任务。
主要使用的改性设备为：•重力混合器•气动混合器•转鼓式混合机•v型混合机•Z型混合机•高速混合机及高速混合机和冷却混合机组(简称高冷搅机组)•开炼机•密炼机•混炼型单螺杆挤出机，布斯混炼机•双螺杆挤出机以及静态混合器，空腔混合器，和拉伸混合器等。
这些设备存在的主要问题是：①多数是间歇式的，连续式设备如单、双螺杆挤出机大都是直线运动式，混合效果差。
存在产量低，能耗大，工人劳动强度高，易造成环境污染等问题。
②升温慢，改性时间长，相反改性剂用量大，改性效果差。
③比较而言，高冷搅机组价格低、耐用、易操作、改性效果好。
④与国外设备相比，差距明显，主要表现在连续性和改性效果方面。
可以说，中国的粉体表面改性设备的落后，严重制约表面改性深加工技术的发展。
已经到了非改不可的地步。
从90年代开始，一些科技人员就着手对改性设备进行改革、到2002年已经取得阶段性成果。
这些阶段成果包含两个方面：①引进国外连续改性机型②对高冷搅机组进行改革引进国外机型引进、吸收、消化国外先进设备，是现阶段我们的主要手段之一。
硅烷偶联剂对碳化硅粉体的表面改性
硅酸盐学报· 409 ·2011年硅烷偶联剂对碳化硅粉体的表面改性铁生年，李星(青海大学非金属材料研究所，西宁 810016)摘要：采用KH-550硅烷偶联剂对SiC粉体表面进行改性，得到了改性最佳工艺参数，分析了表面改性对SiC浆料分散稳定性的影响。
结果表明：SiC微粉经硅烷偶联剂处理后没有改变原始SiC微粉的物相结构，只改变了其在水中的胶体性质；减少了微粉团聚现象。
与原始SiC微粉相比，改性SiC微粉表面特性发生了明显变化，Zeta电位绝对值提高，浆料的分散稳定性得到了明显改善。
关键词：碳化硅；表面改性；硅烷偶联剂；分散性中图分类号：TQ174 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2011)03–0409–05Surface Modification of SiC Powder with Silane Coupling AgentTIE Shengnian，LI Xing(Non-Metallic Materials Institute of Qinghai University, Xining 810016, China)Abstract: The surface characteristics of SiC powder were modified by a KH-550 silane coupling agent. The process parameters of the modification were optimized, and the effect of surface modification on the dispersion stability of SiC slurry was analyzed. The results show that the SiC powder modified by silane coupling agent can not change the original phase structure of SiC micro-powders but reduce the aggregation of SiC particles in the powders. Compared to the original SiC powder, the surface characteristics of the modi-fied SiC powder change significantly. Zeta potential of SiC increases, and the dispersion stability of SiC slurry is improved.Key words: silicon carbide; surface modification; silane coupling agent; dispersibility在半导体制造和煤气化工程领域，许多工程都在使用SiC陶瓷[1–2]。
- 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)。
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
非金属矿物粉体表面改性方法
表面改性的方法很多，能够改变非金属矿物粉体表面或界面的物理化学性
质的方法，如表面物理涂覆、化学包覆、无机沉淀包覆或薄膜、机械力化学、
化学插层等可称为表面改性方法。目前工业上非金属矿物粉体表面改性常用的
方法主要有表面化学包覆改性法、沉淀反应改性法和机械化学改性法及复合
法。(1)表面化学包覆改性法：是目前最常用的非金属矿物粉体表面改性方法，
这是一种利用有机表面改性剂分子中的官能团在颗粒表面吸附或化学反应对颗
粒表面进行改性的方法。所用表面改性剂主要有偶联剂(硅烷、钛酸酯、铝酸
酯、锆铝酸酯、有机络合物、磷酸酯等)、表面活性剂(高级脂肪酸及其盐、高
级胺盐、非离子型表面活性剂、有机硅油或硅树脂等)、有机低聚物及不饱和有
机酸等。改性工艺可分为干法和湿法两种。
(2)沉淀反应法：是利用化学沉淀反应将表面改性物沉淀包覆在被改性颗粒表
面，是一种无机/无机包覆或无机纳米/微米粉体包覆 的粉体表面改性方法。
粉体表面包覆纳米 TiO2、ZnO、CaC03 等无机物的改性，就是通过沉淀反应实
现的如云母粉表面包覆 TiO2 制备珠光云母颜料、钛白粉表面包覆 Si02 和
Al203。
(3)机械力化学改性法：是利用超细粉碎过程及其他强烈机械力作用有目的地
激活颗粒表面，使其结构复杂或无定形化，增强它与有机物或其他无机物的反
应活性。机械化学作用可以增强颗粒表面的活性点和活性基团，增强其与有机
基质或有机表面改性剂的使用。以机械力化学原理为基础发展起来的机械融合
技术，是一种对无机颗粒进行复合处理或表面改性，如表面复合、包覆、分散
的方法。
(4)化学插层改性法：是指利用层状结构的粉体颗粒晶体层之间结合力较弱