无机材料粉体填料改性方法与效果表征

文章出处：常见问题责任编辑：东莞东超新材料科技有限公司发表时间：2024-10-26

　　粉体表面改性是指通过一系列技术手段对粉体材料的表面特性进行改变或优化，以改善其应用性能的过程。这些技术手段包括但不限于物理方法、化学方法和机械方法。目的是根据实际应用需求，有针对性地调整粉体的物理和化学特性，或者为其增添新的功能，以适应现代材料科学、工艺技术及新技术的发展要求。

一、无机填料在聚合物复合材料中的作用
大多数是由天然非金属矿物（滑石、硅灰石、水镁石、高岭土、云母）加工而成，在聚合物复合材料中主要起到增量、增强和赋予功能等作用。　　
（1）增量：添加廉价的无机填料以降低制品的成本，降低聚合物用量。　　
（2）增强：提高聚合物基复合材料，如塑料、橡胶的力学性能（弹性模量、抗压强　　度、冲击强度、耐磨性等）。　　
（3）赋予功能：无机填料可赋予聚合物基体自身没有的一些特殊功能，如阻燃性、导电、抗菌等。此时，无机填料的化学组成，光、电、热等性质起到重要的作用。

二、无机填料为什么要进行表面改性处理？
　　无机填料表面由于各种官能团的存在，使其与填料内部的化学结构差别很大。
大多数无机填料具有一定的酸碱性，表面有亲水性基团，并呈极性；聚合物则呈疏水性、极性。因此两者之间的相容性差，为了改善填料和聚合物基体间的界面结合，必须采用适当的方法对无机填料表面进行改性处理，这对于改善聚合物复合材料的最终性能至关重要。

三、无机填料表面改性处理方法
表面改性方法主要有物理方法和化学方法：
（1）物理法表面改性是增加填料表面凹凸度，从而增加填料的比表面积；
（2）化学法表面改性是在填料表面上架接了各种官能基团，使表面具有反应活性，这种改性方法具有简单易行，而得到广泛的应用。
（3）机械力化学改性是利用超细粉碎及其他强烈机械作用有目的地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、化学吸附和反应活性。
无机填料主要表面处理方法分类：
表面改性处理方法应用效果较好的有两种。
一种是采用新型的活化剂，其分子中含有高活性反应基团。活化剂是以化学键的方式牢固地包覆在无机填料表面，分子的剩余部分为非极性的长饱和碳链，以较大的接触面积与聚合物分子链之间形成强的范德华亲合力，从而使填充量较大的情况下，复合材料仍具有较好的力学性能。　
　
另一种是采用双包膜法，即将用偶联剂处理后的无机粉体，再用一种能与偶联剂发生化学反应的活化剂进行二次包膜处理。特点是：在使无机粉体与聚合物之间形成较强结合力的同时，由于所用的二次包膜活化剂的结构特征，可以在无机填料表面形成一层弹性膜，当复合材料受到外力冲击时，由于弹性膜的缓冲作用，可分散应力，使其具有显著的补强、增韧功能。
尽管表面改性处理方法众多，偶联剂处理是无机填料表面改性的最为基本、通用方法。

四、无机填料表面改性效果如何表征？
表面改性表征方法大体上可以分为直接法和间接法。
（1）直接法就是通过测定表面改性后填料的表面物理化学性质，如表面润湿性、表面能、在极性/非极性介质中的分散性、表面改性剂的包覆量、表面结构、形貌和表面化学组成等来表征改性的效果。

（2）间接法就是通过测定表面改性后填料在确定应用领域中的应用性能。由于填料表面改性的目的性很强，因此，间接法对于填料表面改性效果的评价非常重要。

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