?無機(jī)材料粉體填料改性方法與效果表征

文章出處：常見問題責(zé)任編輯：東莞東超新材料科技有限公司發(fā)表時(shí)間：2024-10-26

　　粉體表面改性是指通過一系列技術(shù)手段對(duì)粉體材料的表面特性進(jìn)行改變或優(yōu)化，以改善其應(yīng)用性能的過程。這些技術(shù)手段包括但不限于物理方法、化學(xué)方法和機(jī)械方法。目的是根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，有針對(duì)性地調(diào)整粉體的物理和化學(xué)特性，或者為其增添新的功能，以適應(yīng)現(xiàn)代材料科學(xué)、工藝技術(shù)及新技術(shù)的發(fā)展要求。

一、無機(jī)填料在聚合物復(fù)合材料中的作用
大多數(shù)是由天然非金屬礦物（滑石、硅灰石、水鎂石、高嶺土、云母）加工而成，在聚合物復(fù)合材料中主要起到增量、增強(qiáng)和賦予功能等作用。　　
（1）增量：添加廉價(jià)的無機(jī)填料以降低制品的成本，降低聚合物用量?！　?/span>
（2）增強(qiáng)：提高聚合物基復(fù)合材料，如塑料、橡膠的力學(xué)性能（彈性模量、抗壓強(qiáng)　　度、沖擊強(qiáng)度、耐磨性等）。　　
（3）賦予功能：無機(jī)填料可賦予聚合物基體自身沒有的一些特殊功能，如阻燃性、導(dǎo)電、抗菌等。此時(shí)，無機(jī)填料的化學(xué)組成，光、電、熱等性質(zhì)起到重要的作用。

二、無機(jī)填料為什么要進(jìn)行表面改性處理？
　　無機(jī)填料表面由于各種官能團(tuán)的存在，使其與填料內(nèi)部的化學(xué)結(jié)構(gòu)差別很大。
大多數(shù)無機(jī)填料具有一定的酸堿性，表面有親水性基團(tuán)，并呈極性；聚合物則呈疏水性、極性。因此兩者之間的相容性差，為了改善填料和聚合物基體間的界面結(jié)合，必須采用適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)無機(jī)填料表面進(jìn)行改性處理，這對(duì)于改善聚合物復(fù)合材料的最終性能至關(guān)重要。

三、無機(jī)填料表面改性處理方法
表面改性方法主要有物理方法和化學(xué)方法：
（1）物理法表面改性是增加填料表面凹凸度，從而增加填料的比表面積；
（2）化學(xué)法表面改性是在填料表面上架接了各種官能基團(tuán)，使表面具有反應(yīng)活性，這種改性方法具有簡(jiǎn)單易行，而得到廣泛的應(yīng)用。
（3）機(jī)械力化學(xué)改性是利用超細(xì)粉碎及其他強(qiáng)烈機(jī)械作用有目的地對(duì)粉體表面進(jìn)行激活，在一定程度上改變顆粒表面的晶體結(jié)構(gòu)、溶解性能、化學(xué)吸附和反應(yīng)活性。
無機(jī)填料主要表面處理方法分類：
表面改性處理方法應(yīng)用效果較好的有兩種。
一種是采用新型的活化劑，其分子中含有高活性反應(yīng)基團(tuán)。活化劑是以化學(xué)鍵的方式牢固地包覆在無機(jī)填料表面，分子的剩余部分為非極性的長(zhǎng)飽和碳鏈，以較大的接觸面積與聚合物分子鏈之間形成強(qiáng)的范德華親合力，從而使填充量較大的情況下，復(fù)合材料仍具有較好的力學(xué)性能。　
　
另一種是采用雙包膜法，即將用偶聯(lián)劑處理后的無機(jī)粉體，再用一種能與偶聯(lián)劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活化劑進(jìn)行二次包膜處理。特點(diǎn)是：在使無機(jī)粉體與聚合物之間形成較強(qiáng)結(jié)合力的同時(shí)，由于所用的二次包膜活化劑的結(jié)構(gòu)特征，可以在無機(jī)填料表面形成一層彈性膜，當(dāng)復(fù)合材料受到外力沖擊時(shí)，由于彈性膜的緩沖作用，可分散應(yīng)力，使其具有顯著的補(bǔ)強(qiáng)、增韌功能。
盡管表面改性處理方法眾多，偶聯(lián)劑處理是無機(jī)填料表面改性的最為基本、通用方法。

四、無機(jī)填料表面改性效果如何表征？
表面改性表征方法大體上可以分為直接法和間接法。
（1）直接法就是通過測(cè)定表面改性后填料的表面物理化學(xué)性質(zhì)，如表面潤濕性、表面能、在極性/非極性介質(zhì)中的分散性、表面改性劑的包覆量、表面結(jié)構(gòu)、形貌和表面化學(xué)組成等來表征改性的效果。

（2）間接法就是通過測(cè)定表面改性后填料在確定應(yīng)用領(lǐng)域中的應(yīng)用性能。由于填料表面改性的目的性很強(qiáng)，因此，間接法對(duì)于填料表面改性效果的評(píng)價(jià)非常重要。
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