滑石粉表面改性方法有哪些？粉体改性剂的作用是什么？

非金属矿物粉体表面改性技术~

郑水林 骆剑军 李杨 刘董兵 黄宾江 杜高翔 张清辉 杨红彩 刘月等
（中国矿业大学（北京） 化学与环境工程学院，北京 100083）
一、内容简介
本项技术成果包括干法连续表面改性技术、SLG型连续粉体表面改性机，湿法表面改性技术；煅烧高岭土表面改性技术，陶瓷颜料表面改性技术，纳米粉体的表面改性技术等。
（一）非金属矿粉干法连续表面改性技术
该成果是以SLG型连续粉体表面改性机为核心，包括表面改性工艺和配方的非金属矿粉干法连续表面改性工业化集成技术。
该项技术应用于超细轻质碳酸钙、超细重质碳酸钙、超细高白度煅烧高岭土、滑石粉等非金属矿物超细粉体的表面改性，其主要技术指标优于国内其他技术，与国外该领域的先进技术相当。用于d97≤10μm超细轻质碳酸钙和超细重质碳酸钙的表面改性，单机生产能力可以达到3.5 t/h，活化指数可以达到96%以上，单位产品能耗≤40（kW·h） t。
该项技术成果已于2007年3月17日通过了中国建筑材料工业协会组织的技术成果鉴定（建材鉴字［2007］第 003 号）。其中的 SLG 型连续粉体表面改性机已获得国家发明专利（专利号：ZL02221135.7，授权公告日：2003年5月14日）。
（二）超细粉体湿法表面改性技术
对于湿法超细粉碎或其他湿法制粉工艺来说，超细粉体在干燥中会形成硬团聚体，因此要在干燥后设置打散解聚设备（即使设置打散作业难以完全复原）。在湿法超细粉碎之后、干燥之前进行表面改性不仅可以防止超细粉体在干燥中形成难以解聚的硬团聚体，而且因湿式状态下颗粒分散均匀使得表面改性剂分子与颗粒的接触机会较均等，表面包覆改性均匀，表面改性效果较好。
湿法表面改性的关键技术是表面改性剂的使用方法、配方和干燥工艺设备。原因是大多数有机表面改性剂不溶于水，不能直接添加；此外，干燥温度要控制适当，不能太高，以免表面改性剂分解。本技术的特点正是较好地解决了这两个问题：①根据浆液中使用的要求选择和配制表面改性剂；②采用干燥效率高、兼具干燥和解聚（软团聚）作用的多功能干燥机。
本项目课题组已完成了纳米碳酸钙、阻燃用超细氢氧化铝和超细氢氧化镁、超细二氧化硅（白炭黑）、超细绢云母粉、超细硅藻土、氧化铁红等的湿法表面改性研究开发，部分已在工业上得到了应用。
湿法表面改性工艺适用于湿法制备无机超细粉体工艺，特别是1μm以下无机超细和纳米粉体，如超细和纳米碳酸钙、超细重质碳酸钙、超细氢氧化铝和氢氧化镁、超细二氧化硅（白炭黑）等的表面改性。由于湿法表面改性既可以进行有机包覆，也可以进行无机包覆，产品表面包覆均匀，分散性好，因此，产品的应用性能好，市场前景广阔。
（三）超细Al（OH）3表面改性技术
超细Al（OH）3是目前用量最大的无机阻燃填料，由于所应用的对象是有机高分子材料，加之为了满足阻燃技术要求添加量较大，因此Al（OH）3在用作阻燃剂时必须进行表面改性，以提高其与高聚物基料的相容性，改善材料的力学性能。本技术的改性方法是在干燥之前的浆料状态下，根据高聚物基料的不同，采用不同的表面改性剂配方对其进行表面改性，使超细Al（OH）3经干燥后不形成硬团聚，呈良好分散状态，且与有机相和无机相（水相）均有良好的相容性。改性产品的吸油率、分散性及在EVA中的应用性能指标（氧指数、拉伸强度、断裂伸长率等）与德国马丁公司的样品相当。
（四）无机颜料粉体表面处理技术
超细和超微细无机粉体颜料与基料（陶瓷坯料、釉料基料、粉状涂料基料等）的相容性决定其在基料中的分散性和均匀着色。未经表面处理的微细或超微细无机粉体颜料捏之成团，久存结块，用时难以在基料中均匀分散，导致颜料用量增加，着色不均。本表面处理技术采用独特的“无机-有机”复合表面处理剂配方和简单易行的加热（60～100℃）混合工艺，处理后的微细和超微细无机粉体颜料手捏不住（似流体），久存不结块，不用强力搅拌即可在水中自发弥（分）散。这项技术已用于国产绿色、黄色等陶瓷颜料的表面处理，处理后的陶瓷颜料的使用性能完全可与高档进口颜料相比，而且具有投资少（工艺设备简单）、生产成本低（＜0.2元/kg颜料）等特点。
（五）煅烧高岭土表面改性技术
高岭土属于层状硅酸盐矿物，经粉碎加工后的高岭土为片状颗粒，表面带有羟基和含氧基团，呈酸性，经过煅烧的超细煅烧高岭土酸性和表面极性更强，在用作塑料、橡胶、电缆、涂料的填料和颜料以及化工载体时，为了提高煅烧高岭土与基料的相容性或分散性，并改善其应用性能，必须对其进行表面处理。
该技术包括以下应用领域的煅烧高岭土表面改性工艺与配方：①电缆绝缘料；②PE及PP塑料薄膜；③橡胶制品；④工程塑料；⑤水性涂料；⑥油性涂料；⑦化工载体。
（六）纳米碳酸钙湿法表面改性技术
纳米碳酸钙的生产和应用在中国正日益得到重视，由于纳米碳酸钙是在液相中生产的，使用和运输非常不便，但制成粉状时，因颗粒表面能很高，颗粒间相互吸引形成团聚，使用时无法完全再分散，从而影响到它的实际粒度大小与粒度分布及应用性能。这项技术的解决方法是在干燥之前的浆料状态下，根据用途的不同，采用不同的表面改性剂配方对其进行表面改性，使纳米碳酸钙经干燥后不形成硬团聚，呈良好分散状态，又与有机相或高聚物基料或无机相（水相）有良好的相容性，提高其使用性能，以便纳米碳酸钙在更多的环境和领域中使用。本技术包括以下二组应用领域的表面改性工艺与配方：
1）高聚物基料（树脂）及油性涂料和油墨。
2）水性涂料和油墨。
二、推广应用
干法连续表面改性技术已在近100家企业应用。
三、鉴定、获奖、专利情况
鉴定时间：2007年4月17日（中国建筑材料工业协会）。
专利号：ZL 02221135.7（授权公告日2003年5月14日）。
2007年获建筑材料科学技术奖科技进步类二等奖。

滑石粉的作用填充润滑剂改性剂等
具体要看使用要求和用途。
能代替的类似填充剂很多
碳酸钙 硫酸钡 高岭土 云母粉等

由于滑石粉与高分子材料的性质存在较大差异，缺少亲和性，使其在高分子材料领域的应用受到限制。为进一步改善其性能并拓宽其应用领域，必须对其粉体表面进行改性处理。本文综述了采用不同种类改性剂对滑石粉进行表面改性的方法和改性滑石粉的应用性能，对促进滑石粉深加工开发具有指导意义。滑石是一种含水的层状硅酸盐矿物，其化学式为3MgO·4SiO2·H2O。滑石的化学稳定性十分良好，耐强酸及强碱，同时还具有良好的电绝缘性能和耐热性。滑石作为一种优良的功能原料和填料，在陶瓷、涂料、造纸、纺织、橡胶和塑料等行业得到广泛的应用。滑石粉作为填料填充有机高分子材料，可改善制品的刚性、尺寸稳定性、润滑性，可防止高温蠕变，减少对成型机械的磨损，可使聚合物在通过填充提高硬度与抗蠕变性的同时，还可使聚合物的耐热冲击强度提高，可改善塑料的成型收缩率、制品的弯曲弹性模量及拉伸屈服强度。随着现代工业的发展，对滑石粉的纯度、白度和细度提出了越来越高的要求，非凡是超细滑石粉，在国内外市场上需求量很大。但是，滑石粉作为无机填料与有机高聚物分子材料之间在化学结构和物理形态上有着很大的差异，缺少亲和性，使之滑石粉与聚合物之间混合不均匀、粘合力弱，导致制品的力学性能降低。为此，必须对滑石粉进行表面改性处理，提高滑石粉与聚合物的界面亲和性，改善滑石粉填料在高聚物基料中的分散状态，这样滑石填料在复合材料中就不仅具有增量作用，还能起到增强改性的效果，从而提高复合材料的物理力学性能，使滑石得到更好的应用和扩大其应用领域。2改性方法概述2.1改性的机理改性的机理是利用某些带有两性基团（亲油及亲水基团）的小分子或高分子化合物对进行复合的两种物质中的一种或两种进行表面改性，使其表面性质由憎水变为亲水或由亲水变为疏水，目的是使两种物质更好地结合。表面改性剂的种类很多，不同种类的改性剂具有不同的化学性质，而粉体的表面改性一般都有其特定的应用领域，其改性粉体作填料所适合的高分子材料及其性能也有所差异，并且，为提高改性效果和降低改性剂成本，也往往以多种改性剂配合互补进行改性。因此，选用表面改性剂必须考虑被处理物料的应用对象。对滑石粉而言，为了让滑石粉更好地与高分子聚合物结合，目前改性用的改性剂主要有两大类：a.偶联剂类：主要是钛铝酸脂类、铝酸脂类、硅烷类及硬脂酸类，应用较多的是钛酸脂类；b.表面活性剂类：主要是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化按、烯基磺酸钠等。2.2改性方法目前，在超细粉体表面改性中主要有以下几种方法2，3：（1）表面覆盖改性方法：将表面活性剂覆盖于粒子表面，赋予粒子表面新的性质。这种方法是将表面活性剂或偶联剂以吸附或化学键的方式与粒子表面结合，使粒子表面由亲水变为疏水，使粒子与聚合物的相容性得以改善。该方法是目前最普遍采用的方法。（2）机械化学方法：这种方法是将比较大的粒子通过粉碎、摩擦等方法使其变得较小，在这个过程中粒子的表面活性变大，亦即表面吸附能力增强，易于吸附其它的物质，使工艺简化，成本降低，同时可使产品的质量易于控制。（3）外膜层改性方法：在粒子表面均匀地包覆一层聚合物，从而使粒子表面性质发生变化的方法。（4）局部活性改性：利用化学反应在粒子表面接枝上一些可与聚合物相容的基团或官能团，使无机粒子与聚合物有更好的相容性，从而达到无机粒子与聚合物复合的目的。（5）高能量表面改性：利用高能放电、紫外线、等离子射线等所产生的巨大能量对粒子表面改性，使其表面具有活性，提高粒子与聚合物的相容性。沉淀反应改性：这种方法就是利用沉淀反应对粒子表面进行包覆，从而达到改性的效果。3不同改性剂改性及其应用效果3.1钛酸酯偶联剂改性钛酸酯偶联剂目前已成为复合材料不可缺少的改性剂之一。钛酸酯偶联剂的作用是在填料表面形成一层单分子覆盖膜，改变其原有的亲水性质，使填料表面性质发生根本性变化。由于钛酸酯偶联剂具有独特的结构，对聚合物与填充剂有良好的偶联效能，因而可提高填料的分散性、流动性，改善复合材料的断裂伸长率、冲击性和阻燃性能等。3.1.1改性方法干法改性：滑石粉在预热至100℃～110℃的高速混合机中搅拌烘干，然后均匀加入计量的钛酸酯偶联剂（用适量的15#白油稀释），搅拌数min即可获得改性滑石粉填料。湿法改性：计量的钛酸酯偶联剂用一定量溶剂稀释后，加入一定量滑石粉4，于95℃下搅拌30min，过滤烘干得改性滑石粉产品。3.1.2钛酸酯偶联剂改性滑石粉填料的应用特性经钛酸酯偶联剂改性的滑石粉填料可提高与聚丙烯的相容性5，降低体系粘度，增加体系流动性，改善体系加工性能，减少变形，提高尺寸稳定性，扩大PP的应用范围。3.2铝酸酯偶联剂改性3.2.1改性方法将适量的铝酸酯溶于溶剂中，加入烘干的1250目的微细滑石粉进行研磨30min改性，并在100℃下恒温一段时间6，冷却后即得改性产品。3.2.2改性滑石粉的特性用铝酸酯改性后的滑石粉与普通滑石粉相比，在液体石蜡中的粘度显著减小，水渗透时间增大，有机憎水改性效果明显。由铝酸酯改性的滑石粉代替半补强碳黑填充橡胶，其拉伸强度、伸长率等力学性能有所提高，同时，替代量很大，可达到降低成本，减少环境污染的效果。3.3有机高分子改性采用甲苯二异氰酸酯（TDI）和丙烯酸羟丙酯（HPA）对滑石粉体进行表面改性，分别接枝包覆聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）层和甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物（PMMA-Co-PBA）层，构成复合粒子。3.3.1复合滑石粉粒子制备方法取经TDI、HPA表面处理并进一步纯化处理的有机化滑石粉粒子、甲苯、引发剂及丙烯酸丁酯和二乙烯苯各适量置于反应釜中，搅拌均匀，在维持温度为75±5℃的情况下，连续滴加下列按适当比例混合的溶液：甲基丙烯酸甲酯、BA、DVB、甲苯、偶氮二异丁腈。滴加完毕后在80±5℃下维持反应2.5h。然后在减压下蒸出溶剂及未反应物（绝对压力约8kPa，温度不小于85℃），然后经索氏萃取器用异丙醇抽提24h，再经洗涤烘干过筛制得表面有机高分子复合滑石粉粒子。3.3.2改性滑石粉复合粒子的的应用特性包覆高分子后的滑石粉复合粒子混配的材料，其拉伸、冲击强度均较滑石粉直接填充者有明显的提高，包覆粒子的冲击、拉伸强度大致提高（119±4）%，而经无规共聚柔性高分子包覆的拉伸强度提高136%，冲击强度提高162%。柔性高分子包覆的滑石粉复合粒子混配材料，其增强增韧效果十分明显7，而且可在大范围填充下（粒子填充质量分数5%～35%）强韧性增长持续有效（拉伸强度提高1/3，冲击强度提高近2/3）。这种复合粒子是一种行之有效的提高制品综合性能、降低材料成本的新型填充材料，用于电缆料时综合性能良好。3.4硅烷偶联剂改性滑石粉属于极性的水不溶物质，当它们分散于极性极小的有机高分子树脂中，因极性的差别，造成二者相容性不好，直接或过多地填充往往轻易导致材料的某些力学性能下降以及易脆化等缺点，从而对制品的加工性能和使用性能带来负面影响。可采用硅烷偶联剂对滑石粉填料的表面进行改性处理。3.4.1改性方法将硅烷偶联剂（如KH–570）配成溶液，搅拌均匀。将溶液滴入烘干后的滑石粉中，搅拌40～60min，使处理剂充分包覆填料8，再经加热烘干即制得改性滑石粉。3.4.2复合材料的应用性能由硅烷偶联剂进行表面改性的滑石粉作为高分子材料的填料，可使填充体系的强度、模量均有明显的提高，改性效果良好，具有较好的实际应用价值。3.5磷酸酯改性3.5.1改性方法主要包覆处理过程9为：先将滑石粉于80℃搅拌下在磷酸酯的水溶液中预包覆1h，接着于95℃左右干燥；最后再升高温度至125℃，热处理lh。磷酸酯的用量为滑石粉的0.5至8质量百分数。3.5.2磷酸酯包覆滑石粉的性能磷酸酯可与滑石粉表面发生化学吸附和物理吸附反应形成表面包覆，增加表面包覆量可改善滑石粉的分散状态，可显著改变填充体系的形态和机械性能。

滑石粉改性后有什么优势呢?
答：冕宁锡成滑石粉的加入可以改变塑料的很多的性能，比如塑料的收缩率、表面的硬度、冲击强度、成型工艺、热变型温度、弯曲的模量、拉伸强度以及最后的产品的尺寸稳定性等等方面。在塑料中加入滑石粉的效果非常的明显，在很多的工业...

什么是滑石粉呢,如何使用呢?
答：也可与碳酸钙配合使用在中性条件下抄纸；(3)它表面具有疏水性(亲油性)，有机物容易吸附到它的层状表面上，滑石粉的加入，减少了染料的消耗，有效地节约成本，另外亲油性使其可用作树脂、胶黏剂抑制剂和废纸脱墨剂；(4)...

滑石在木塑复合材料中的应用研究
答：一、内容简介 （一）主要特点 采用滑石粉包覆木粉，再与废旧塑料一起通过专用的塑木加工设备加工成塑木复合材料。其特点是：①在纤维表面包覆超细滑石粉可以减少复合材料挤出成型过程的内阻力，达到改善加工工艺、提高材料性能的...

汽车内饰塑料件采用滑石粉填充改性pp的原因是什么?
答：3.PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150℃。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动...

pp塑料填料滑石粉比例是多少?
答：然而,填料与塑料基体之间的相容性差,影响体系的最终性能,为了改善两者之间的界面有机结合,必须对滑石粉表面进行改性处理。 PP加滑石粉与其他通用热塑性塑料相比,具有相对密度小、价格低、加工性好以及综合性能良好等优点。由于它能够与多...

滑石粉填充料为什么老是有白点?我添加滑石粉比例大概是78%。
答：你的滑石粉应该是改性的不是太好 表面处理不到位 分散的均匀做出来的产品表面有白点 你可以用硅烷偶联剂把滑石粉表面处理下看看 也可以用无载体母粒试试

我们公司在生产过程中发现碳酸钙粉体在有机聚合物中分散性差。请问哪...
答：在聚丙烯的改性体系中,加入超细滑石粉母料不但能够显着的提高聚丙烯制品的刚性、表面硬度、耐热蠕变性、电绝缘性、尺寸稳定性,还可以提高聚丙烯的冲击强度。在聚丙烯中添加少量的滑石粉还能起到成核剂的作用,提高聚丙烯的结晶性,从而使...

PP材料加入10%的滑石粉后有什么改变?
答：我们做技术的要实事求是，不懂就不要随意发表，免得误导别人。在

滑石粉是干什么的,有哪些用途,主要用在什么方面量最大?谢谢了。
答：滑石粉主要分为化工级滑石粉，陶瓷级滑石粉，化妆品级滑石粉，医药、食品级滑石粉，造纸级滑石粉，水镁石粉和碳酸钙粉。它在工业方面可以作为强化改质填充剂用于橡胶、塑料、油漆、等化工行业；可以用于制造电瓷、无线电瓷、...

滑石粉怎么使用
答：问题一:滑石粉如何使用 用户咨询,涂料底漆刷过一遍后,后加上批滑石粉为何出现一会变白一会变黄的情况?用户说,他买的抗菌漆料与面漆,在上面上过两次底漆,第一次用的是白水粉和老粉来垫底,在刷过底漆,再刷滑石粉,如今现在变成一会白...