?無機材料粉體填料改性方法與效果表征

文章出處：常見問題責任編輯：東莞東超新材料科技有限公司發表時間：2024-10-26

　　粉體表面改性是指通過一系列技術手段對粉體材料的表面特性進行改變或優化，以改善其應用性能的過程。這些技術手段包括但不限于物理方法、化學方法和機械方法。目的是根據實際應用需求，有針對性地調整粉體的物理和化學特性，或者為其增添新的功能，以適應現代材料科學、工藝技術及新技術的發展要求。

一、無機填料在聚合物復合材料中的作用
大多數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，在聚合物復合材料中主要起到增量、增強和賦予功能等作用。　　
（1）增量：添加廉價的無機填料以降低制品的成本，降低聚合物用量。　　
（2）增強：提高聚合物基復合材料，如塑料、橡膠的力學性能（彈性模量、抗壓強　　度、沖擊強度、耐磨性等）。　　
（3）賦予功能：無機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、導電、抗菌等。此時，無機填料的化學組成，光、電、熱等性質起到重要的作用。

二、無機填料為什么要進行表面改性處理？
　　無機填料表面由于各種官能團的存在，使其與填料內部的化學結構差別很大。
大多數無機填料具有一定的酸堿性，表面有親水性基團，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合，必須采用適當的方法對無機填料表面進行改性處理，這對于改善聚合物復合材料的最終性能至關重要。

三、無機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）化學法表面改性是在填料表面上架接了各種官能基團，使表面具有反應活性，這種改性方法具有簡單易行，而得到廣泛的應用。
（3）機械力化學改性是利用超細粉碎及其他強烈機械作用有目的地對粉體表面進行激活，在一定程度上改變顆粒表面的晶體結構、溶解性能、化學吸附和反應活性。
無機填料主要表面處理方法分類：
表面改性處理方法應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基團。活化劑是以化學鍵的方式牢固地包覆在無機填料表面，分子的剩余部分為非極性的長飽和碳鏈，以較大的接觸面積與聚合物分子鏈之間形成強的范德華親合力，從而使填充量較大的情況下，復合材料仍具有較好的力學性能。　
　
另一種是采用雙包膜法，即將用偶聯劑處理后的無機粉體，再用一種能與偶聯劑發生化學反應的活化劑進行二次包膜處理。特點是：在使無機粉體與聚合物之間形成較強結合力的同時，由于所用的二次包膜活化劑的結構特征，可以在無機填料表面形成一層彈性膜，當復合材料受到外力沖擊時，由于彈性膜的緩沖作用，可分散應力，使其具有顯著的補強、增韌功能。
盡管表面改性處理方法眾多，偶聯劑處理是無機填料表面改性的最為基本、通用方法。

四、無機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）直接法就是通過測定表面改性后填料的表面物理化學性質，如表面潤濕性、表面能、在極性/非極性介質中的分散性、表面改性劑的包覆量、表面結構、形貌和表面化學組成等來表征改性的效果。

（2）間接法就是通過測定表面改性后填料在確定應用領域中的應用性能。由于填料表面改性的目的性很強，因此，間接法對于填料表面改性效果的評價非常重要。
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