中國粉體網(wǎng)訊 粉體表面改性是指用物理、化學(xué)、機(jī)械等方法對粉體材料表面或界面進(jìn)行處理，有目的地改變粉體材料表面的物理化學(xué)性質(zhì)，如表面能、表面潤濕性、電性、吸附和反應(yīng)特性、表面結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)等等，以滿足現(xiàn)代新材料、新工藝和新技術(shù)發(fā)展的需要。

1、碳酸鈣改性的作用

碳酸鈣顆粒表面能大，具有強(qiáng)親水性，在與有機(jī)高分子配合使用時(shí)，分散性很差，常會(huì)發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，影響產(chǎn)品的使用性能，因此需要對碳酸鈣進(jìn)行表面處理。

表面改性碳酸鈣能降低表面能，改善表面潤濕性，能提高分散性，有效解決在高分子材料中團(tuán)聚問題。以經(jīng)過雙親改性的重質(zhì)碳酸鈣為例，其吸油值低，與有機(jī)材料體系相容性好，易于加工分散改善制品的物理機(jī)械性能，對于軟質(zhì)塑料加工可以增加體系中游離增塑劑的含量，相對可以節(jié)省增塑劑的使用量降低制品成本。

2、碳酸鈣改性工藝

根據(jù)改性工藝的不同，可分為干法、濕法和原位改性。不同的改性方法得到的改性產(chǎn)品性能及適用情況也各不相同。

(1)干法改性

干法改性屬于物理改性，改性過程是將碳酸鈣和表面活性劑一同置于改性設(shè)備中，在經(jīng)過高速混合后，改性劑和碳酸鈣表面依靠范德華力或物理方法連接，在碳酸鈣表面形成疏水層，最后得到改性碳酸鈣。

干法改性工藝簡單易行，適用于偶聯(lián)劑作為改性劑的改性處理工藝。但是也存在改性效果差，勞動(dòng)強(qiáng)度大、污染嚴(yán)重的缺點(diǎn)，此外干法改性不能大批量進(jìn)行生產(chǎn)，僅適用于小規(guī)模生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)室研究，目前國內(nèi)很少使用干法改性工藝進(jìn)行改性碳酸鈣的生產(chǎn)。

鈦酸酯偶聯(lián)劑改性工藝

(2)濕法改性

濕法改性是在碳酸鈣漿液中加入表面活性劑，改性劑在攪拌作用下與碳酸鈣表面相接觸，經(jīng)過表面處理后，烘干可得到改性好的碳酸鈣產(chǎn)品。

相比較于干法改性，濕法改性中改性劑以離子形式均勻分散在漿液中，與碳酸鈣表面接觸概率增大，改性效果更佳。然而目前濕法改性的主要問題是過程比較復(fù)雜，影響產(chǎn)品性能的因素較多，制備工藝有待進(jìn)一步提升。

(3)原位改性

原位改性是將碳酸鈣的制備及改性結(jié)合起來，一步得到改性碳酸鈣。在開始沉淀碳酸鈣時(shí)，預(yù)先加入表面活性劑，隨著時(shí)間推移，制備與改性同步進(jìn)行，最終得到改性碳酸鈣。在此過程中表面活性劑能夠與顆粒表面充分結(jié)合，并且能夠?qū)μ妓徕}的成核與生長起到調(diào)控作用，繼而可以有效改善碳酸鈣顆粒的粒徑大小。

原位改性可以理解為在濕法改性的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)了碳酸鈣制備與合成的同步進(jìn)行。這對比濕法改性，有效縮短了制備周期，并且可以通過在制備過程的不同時(shí)期添加改性劑，實(shí)現(xiàn)碳酸鈣產(chǎn)品的多樣化生產(chǎn)。

3、碳酸鈣表面改性劑

碳酸鈣作為一種用途廣泛的“百搭材料”，其表面改性涉及的應(yīng)有領(lǐng)域很多，可用作表面改性劑的物質(zhì)也很多。

根據(jù)產(chǎn)品不同用途表面改性劑種類多，常用的有：端胺基多元醇酯類、非離子型表面活性劑類、硅類、鈦類、胺類、磷類、鋁及鋯--鋁系化合物等。主要應(yīng)用于塑料、橡膠、膠粘劑、熱固性和熱塑性復(fù)合材料以及涂料油墨等材料加工。

4、碳酸鈣加工設(shè)備選擇

粉體的表面改性或表面處理技術(shù)主要包括表面改性方法、工藝、表面改性劑及其配方、表面改性設(shè)備等。在表面改性工藝和改性劑配方確定的情況下，表面改性設(shè)備就成為影響粉體表面改性或表面處理效果的關(guān)鍵因素。

表面改性設(shè)備性能的優(yōu)劣，不在其轉(zhuǎn)速的高低或結(jié)構(gòu)復(fù)雜與否，注意以下基本工藝特性：①對粉體及表面改性劑的分散性；②使粉體與表面改性劑的接觸或作用的機(jī)會(huì)；③改性溫度和停留時(shí)間；④單位產(chǎn)品能耗和磨耗；⑤粉塵污染。

設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不管用什么樣的表面改性設(shè)備，都要以表面改性的機(jī)理和表面改性的工藝為依據(jù)，來滿足超細(xì)粉體表面改性的技術(shù)要求。表面改性設(shè)備應(yīng)在高速動(dòng)態(tài)狀況下加熱，并能保溫，可排除揮發(fā)氣體，同時(shí)表面改性劑可以實(shí)現(xiàn)分加，有分級的功能，解決表面改性的團(tuán)聚問題，從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

2025年4月10-11日，由中國粉體網(wǎng)主辦的第四屆全國碳酸鈣產(chǎn)業(yè)高值化發(fā)展交流大會(huì)將在安徽·池州舉行，屆時(shí)南京金來旺新材料有限公司汪忠清教授將在大會(huì)上作《粉體功能改性技術(shù)及助劑選擇探討》主題報(bào)告，分享粉體表面功能改性方法、偶聯(lián)改性劑、改性產(chǎn)品的表征與應(yīng)用等內(nèi)容。

專家介紹

汪忠清1988年畢業(yè)于武漢工程大學(xué)(化工學(xué)院)無機(jī)化工專業(yè)。九十年代初開始超細(xì)亞納米粉體功能改性研究，通過比表面孔隙控制應(yīng)用于石油裂解加氫催化劑生產(chǎn)代替進(jìn)口產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，發(fā)表了當(dāng)時(shí)頗有影響的大孔容擬薄水鋁石的研制及工業(yè)應(yīng)用，擁有技術(shù)專利，學(xué)術(shù)論文發(fā)表在一級刊物《石油化工》。

2000年后至今一直從事新材料加工及新型粉體改性劑端胺基多元醇酯的開發(fā)及應(yīng)用，主導(dǎo)開發(fā)的復(fù)合功能增強(qiáng)劑在塑料中成功應(yīng)用，作為高新技術(shù)產(chǎn)品為國內(nèi)知名UPVC型材加工企業(yè)性能提升取得技術(shù)突破并獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。與多家知名粉體及材料加工企業(yè)合作，在新型立磨、環(huán)輥磨、球磨及間歇或連續(xù)粉體改性設(shè)備上，對粉體進(jìn)行多功能雙親改性技術(shù)研究及在高分子材料應(yīng)用開發(fā)，擔(dān)任《塑料制造》雜志編委發(fā)表多篇關(guān)于改性粉體在各種材料應(yīng)用研究論文。

汪忠清教授現(xiàn)于南京工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院錢海燕教授團(tuán)隊(duì)帶碩士研究生，主要從事新型功能改性粉體在生物降解材料、環(huán)保功能材料、新型無鹵阻燃材料等各種新材料的應(yīng)用開發(fā)。

參考來源：

汪忠清，雙親改性超細(xì)粉體生產(chǎn)方法及應(yīng)用研究，南京金來旺塑膠技術(shù)有限公司

梁朝，新型有機(jī)改性劑對重質(zhì)碳酸鈣的表面改性效果及機(jī)理，中國礦業(yè)大學(xué)(北京)

古衛(wèi)樂，碳酸鈣原位表面改性過程晶型調(diào)控及在超疏水涂層中應(yīng)用研究，湖北大學(xué)

(中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)

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