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【技術(shù)】粉體表面改性劑這么多，該怎么選？怎

表面改性劑是實(shí)現(xiàn)粉體表面改性預(yù)期目的的關(guān)鍵，但種類繁多，具有很強(qiáng)的針對性，從表面改性劑分子與無機(jī)粉體表面作用的角度來考慮，應(yīng)盡可能選擇能與粉體顆粒表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)吸附的表面改性劑，因?yàn)槲锢砦皆谄浜髴?yīng)用過程中的強(qiáng)烈攪拌或擠壓作用下容易脫附。

 

1、表面改性劑選擇原則
 
在實(shí)際選用時(shí)，除了考慮吸附類型外，還必須考慮其他因素，如產(chǎn)品用途、產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或要求、改性工藝以及成本、環(huán)保等。
 
（1）產(chǎn)品的用途
 
這是選擇表面改性劑品種最重要的考慮因素，因?yàn)椴煌膽?yīng)用領(lǐng)域?qū)Ψ垠w應(yīng)用性能的技術(shù)要求不同，如表面潤濕性、分散性、pH值、電性、耐候性、光澤、抗菌性等，這就是要根據(jù)用途來選擇表面改性劑品種的原因之一。
 
例如：用于各種塑料、橡膠、膠粘劑、油性或溶劑型涂料的無機(jī)粉體（填料或顏料），要求表面親油性好，即與有機(jī)高聚物基料有良好的親和性或相容性，這就要求選擇能使無機(jī)粉體表面疏水親油的表面改性劑；
 
在選擇包覆用電纜絕緣材料填料的煅燒高嶺土?xí)r，還要考慮表面改性劑對介電性能及體積電阻率的影響；
 
對于陶瓷坯料中使用的無機(jī)顏料，不僅要求其在干態(tài)下有良好的分散性，而且要求其與無機(jī)坯料的親和性好，能夠在坯料中均勻分散；
 
對于水性漆或涂料中使用的無機(jī)粉體（填料或顏料）的表面改性劑，則要求改性后粉體在水相中的分散性、沉降穩(wěn)定性和配伍性好。
 
同時(shí)，不同應(yīng)用體系的組分不同，選擇表面改性劑時(shí)還須考慮與應(yīng)用體系組分的相容性和配伍性，避免因表面改性劑而導(dǎo)致體系中其他組分功能的失效。
 
（2）改性工藝
 
改性工藝也是選擇表面改性劑品種的重要考慮因素之一。目前的表面改性工藝主要采用干法和濕法兩種。
 
對于干法工藝不必考慮其水溶性的問題，但對于濕法工藝要考慮表面改性劑的水溶性，因?yàn)橹挥心苋苡谒拍茉跐袷江h(huán)境下與粉體顆粒充分地接觸和反應(yīng)。
 
例如，碳酸鈣粉體干法表面改性時(shí)可以用硬脂酸（直接添加或用有機(jī)溶劑溶解后添加均可），但在濕法表面改性時(shí)，如直接添加硬脂酸，不僅難以達(dá)到預(yù)期的表面改性效果（主要是物理吸附），而且利用率低，過濾后表面改性劑流失嚴(yán)重，濾液中有機(jī)物排放超標(biāo)。
 
其他類型的有機(jī)表面改性劑也有類似的情況。因此，對于不能直接水溶而又必須在濕法環(huán)境下使用的表面改性劑，必須預(yù)先將其皂化、銨化或乳化，使其能在水溶液中溶解和分散。
 
此外，選擇表面改性劑品種時(shí)還要考慮應(yīng)用時(shí)的工藝因素，如溫度、壓力以及環(huán)境因素等。所有的有機(jī)表面改性劑都會(huì)在一定的溫度下分解，如硅烷偶聯(lián)劑的沸點(diǎn)依品種不同在100-310℃之間變化。因此，所選擇的表面改性劑的分解溫度或沸點(diǎn)最好高于應(yīng)用時(shí)的加工溫度。
 
（3）價(jià)格和環(huán)境因素
 
最后，選擇表面改性劑還要考慮價(jià)格和環(huán)境因素，在滿足應(yīng)用性能要求或應(yīng)用性能優(yōu)化的前提下，盡量選用價(jià)格較便宜的表面改性劑，以降低表面改性的成本。同時(shí)要注意選擇不對環(huán)境造成污染的表面改性劑。
 
2、表面改性劑使用方法
 
一些客戶，多方篩選確定了粉體表面改性劑的種類，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，改性效果卻不是很理想，這其中，往往與表面改性劑的使用方法有關(guān)。
 
表面改性劑的使用主要包括：用量、配制、分散、添加方法以及使用兩種以上表面改性劑時(shí)的加藥順序。
 
（1）表面改性劑的用量
 
理論上在顆粒表面達(dá)到單分子層吸附所需的用量為最佳用量，該用量與粉體原料的比表面積和表面改性劑分子的截面積有關(guān)，但這一用量不一定是100%覆蓋時(shí)的表面改性劑用量，實(shí)際最佳用量要通過改性試驗(yàn)和應(yīng)用性能試驗(yàn)來確定，這是因?yàn)楸砻娓男詣┑挠昧坎粌H與表面改性時(shí)表面改性劑的分散和包覆的均勻性有關(guān)，還與應(yīng)用體系對粉體原料的表面性質(zhì)和技術(shù)指標(biāo)的具體要求有關(guān)。
 
對于濕法改性，表面改性劑在粉體表面的實(shí)際包覆量不一定等于表面改性劑的用量，因?yàn)榭偸怯幸徊糠直砻娓男詣┪茨芘c粉體顆粒作用，在過濾時(shí)被流失掉了。因此，實(shí)際用量要大于達(dá)到單分了層吸附所需的用量。
 
進(jìn)行化學(xué)包覆改性時(shí)，表面改性劑的用量與包覆率存在一定的對應(yīng)關(guān)系，一般來說，在開始時(shí)，隨著用量的增加，粉體表面包覆量提高較快，但隨后增勢趨緩，至一定用量后，表面包覆量不再增加。因此，用量過多是不必要的，從經(jīng)濟(jì)角度來說用量過多增加了生產(chǎn)成本。
 
（2）表面改性劑的配制方法
 
不同的表面改性劑需要不同的配制方法，例如：對于部分硅烷偶聯(lián)劑，與粉體表面起鍵合作用的是硅醇，因此，要達(dá)到好的改性效果（化學(xué)吸附）最好在添加前進(jìn)行水解。
 
對于使用前需要稀釋和溶解的其他有機(jī)表面改性劑，如鈦酸酯、鋁酸酯、硬脂酸等要采用相應(yīng)的有機(jī)溶劑，如無水乙醇、異丙醇、甘油、甲苯、乙醚、丙酮等進(jìn)行稀釋和溶解。
 
對于在濕法改性工藝中使用的硬脂酸、鈦酸酯、鋁酸酯等不能直接溶于水的有機(jī)表面改性劑，要預(yù)先將其皂化、銨化或乳化為能溶于水的產(chǎn)物。
 
（3）表面改性劑的添加方法
 
添加表面改性劑的最好方法是使表面改性劑與粉體均勻和充分地接觸，以達(dá)到表面改性劑的高度分散和表面改性劑在粒子表面的均勻包覆。因此，最好采用與粉體給料速度連動(dòng)的連續(xù)噴霧或滴（添）加方式，當(dāng)然只有采用連續(xù)式的粉體表面改性機(jī)才能做到連續(xù)添加表面改性劑。
 
（4）表面改性劑的加藥順序
 
由于粉體表面，尤其是無機(jī)填料或顏料表面性質(zhì)的不均一性，有時(shí)混合使用表面改性劑較使用單一表面改性劑的效果要好。例如，聯(lián)合使用鈦酸酯偶聯(lián)劑和硬脂酸對碳酸鈣進(jìn)行表面改性，不僅可以提高表面處理效果，而且還可減少鈦酸酯偶聯(lián)劑的用量，降低生產(chǎn)成本。
 
但是，在選用兩種以上的表面改性劑對粉體進(jìn)行處理時(shí)，加藥順序?qū)ψ罱K表面改性效果有一定影響。
 
在確定表面改性劑的添加順序時(shí)，首先要分析兩種表面改性劑各自所起的作用和與粉體表面的作用方式（是物理吸附為主還是化學(xué)吸附為主）。一般來說先加起主要作用和以化學(xué)吸附為主的表面改性劑，后加起次要作用和以物理吸附為主的表面改性劑，但最終要通過應(yīng)用試驗(yàn)來確定。

 

由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理

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