加工设备及选型-3
一、粉体表面改性方法
粉体材料表面改性技术是伴随现代新型复合材料的兴起而发展起来的，对于现代有机（无机）复合材料、无机（无机）复合材料、涂料或涂层材料、吸附与催化材料、环境材料以及超细粉体和纳米粉体的制备和应用具有重要意义。表面改性是粉体材料必须的加工技术之一，是指改变非金属矿物粉体表面或界面的物理化学性质的方法，主要有表面物理涂覆、化学包覆、无机沉淀包覆或薄膜、机械力化学、化学插层等。
1、物理涂覆
利用高聚物或树脂等对粉体表面进行处理，一般包括冷法和热法两种。适用于铸造砂、石英砂等。
2、化学包覆
利用有机物分子中的官能团（如硅烷、钛酸酯、铝酸酯、锆铝酸盐、有机铬等各种偶联剂，高级脂肪酸及其盐，有机铵盐及其他各种类型表面活性剂，磷酸酯，不饱和有机酸，水溶性有机高聚物等）在无机粉体表面的吸附或化学反应对颗粒表面进行包覆，一般包括干法和湿法两种。除利用表面官能团改性外，该方法还包括利用游离基反应、鳌合反应、溶胶吸附等进行表面包覆改性。适用于石英砂、硅微粉、碳酸钙、高岭土、滑石、膨润土、重晶石、硅灰石、云母、硅藻土、水镁石、硫酸钡、白云石、钛白粉、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化铝等各类粉体。
3、沉淀反应
通过无机化合物(金属氧化物、氢氧化物及其盐类等各类无机化合物）在颗粒表面的沉淀反应，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。适用于钛白粉、珠光云母、氧化铝等无机颜料。
4、机械力化学
利用超细粉碎及其他强烈机械作用，有目的的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、溶解性能（表面无定形化）、化学吸附和反应活性（增加表面活性点或活性基团）等。适用于高岭土、滑石、云母、硅灰石、钛白粉等各类粉体。
5、插层改性
利用层状结构的矿物粉体颗粒晶体层之间结合力较弱（如分子键或范德华力）或存在可交换阳离子的特性，此类改性剂有季铵盐类、聚合物、有机单体、氨基酸等有机插层剂，羧基钛、金属氧化物、无机盐等无机插层剂等，通过离子交换反应或化学反应改变粉体的界面性质和其他性质的改性方法。适用于高岭土、石墨、云母、水滑石、蛭石、累托石、金属氧化物以及层状硅酸盐等。
6、复合改性法
复合改性法是指综合采用多种方法（物理、化学和机械等）改变颗粒的表面性质以满足应用的需要的改性方法。
目前应用的复合改性方法主要有物理涂覆/化学包覆、机械力化学/化学包覆、无机沉淀反应/化学包覆等。
7、高能表面改性
利用紫外线、红外线、电晕放电、等离子体照射和电子束辐射等方法对粉体进行表面改性的方法。
例如：
用ArC3H6低温等离子处理碳酸钙，可改善碳酸钙与PP的界面黏结性。
用红外照射法在炭黑表面接枝聚苯乙烯等聚合物，可显著改善炭黑在介质中的分散性。
用微波辐射和空气等离子体处理对多孔二氧化硅表面有激活作用，可使其表面羟基含量增加，水合效果增强。
二、粉体表面改性设备
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。
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。
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。
干法表面改型设备
1、SLG型粉体表面改性机
2、高速加热式混合机
3、高速冲击式粉体表面改性机
4、PSC型粉体表面改性机
5、流态化床式改性机
6、多功能表面改性机
湿法表面改性设备
目前，湿法表面改性设备主要采用可控温反应釜和搅拌反应罐。这两种设备的筒体一般做成夹套的内外两层，夹套内通入加热介质，如蒸汽、导热油等。
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