中國粉體網訊 由于石英粉體表面的親水性，很難與有機高分子材料相容，為此需對其表面進行改性，使其表面性質由親水性變為疏水性，從而改善石英粉體粒子表面的浸潤性，使粉體粒子在有機化合物中更容易分散。
1、改性原理
一般來說，石英粉體的顆粒越細，比表面積越大，表面活性羥基越多，越易進行化學反應，改性后效果更好。石英等硅酸鹽礦物經機械粉碎后，新生表面上產生游離基或離子，在外界條件作用下，表面產生Si-OH，Si-O-Si和Si-OH···H等幾種基團，易與外來的官能團發生鍵合，達到改性目的，為表面改性提供了基礎。在改性過程中，溫度，改性劑的選擇、用量及處理方法，改性工藝等是影響改性效果的主要因素。
2、改性方法
對石英粉體有機表面改性的方法很多，但僅靠物理吸附于石英粉體表面，不僅改性效果不好，易在攪拌、洗滌等過程中脫落，而且在應用中也無法過多增加產品性能。高能改性成本高，技術復雜，很難實現工業化生產。機械力化學改性是對粉體機械粉碎，使其表面產生臨時活性點，降低表面改性活化能。化學包覆改性是石英粉體表面改性最常用的方法，如偶聯劑改性和聚合物接枝法改性。成鍵機理是與石英粉體表面形成共價鍵，如偶聯劑的改性原理，偶聯劑水解產生硅醇基，與石英粉體表面的硅羥基脫水縮合，形成共價鍵。此法成本較低，改性效果高，且改性產品保持穩定性能時間較長。
3、改性工藝
工業生產中大都采用機械力干法改性，在粉碎的同時噴入配置好的改性劑，此法可以縮短工業流程，并且在粉碎過程中產生臨時活性點和高溫，有利于表面改性的進行，產品不需要脫水干燥。但是改性效果相比于濕法差距大，改性很難均勻化，局部高溫可能會破壞改性劑，對工藝過程不好控制。干法改性后石英粉體在工業應用中屬于粗級產品，廣泛應用于塑料、建材及橡膠等行業。濕法改性是將石英粉體和改性試劑一起浸泡加熱，攪拌，脫水干燥，較干法工藝復雜，但改性效果好，一般應用于薄膜、涂料等高端行業。
機械化學與化學包覆復合改性工藝是指在機械力作用或細磨、超細磨過程中添加改性劑，隨著石英砂粉體粒度減小的同時，對其顆粒進行表面改性的工藝。這種復合改性工藝的特點是工藝較簡易，某些改性劑同時具有助磨作用，提高粉碎效率，但是其溫度難控制，同時顆粒不斷被粉碎，產生新的表面，改性劑包覆難以均勻，此外，粉碎設備在強烈機械力作用過程中產生局部高溫，可使部分改性劑分解或分子結構被破壞。
干燥與化學包覆復合改性工藝是指在濕粉體干燥過程中添加改性劑，即脫水與粉體表面改性同時進行的復合工藝。其工藝干燥溫度較高（200℃以上）。
4、改性劑
對石英粉體改性的改性劑主要有硅烷偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑等。工業上常用脂肪酸和一些陽離子表面活性劑(如十六烷基三甲基溴化銨等)對石英粉體表面改性，這些改性劑價格低廉，工藝簡單，但改性效果一般，改性后屬于粗級產品。硅烷偶聯劑對石英粉體表面改性效果最好，但成本較高，鋁酸酯和鈦酸酯偶聯劑成本較低，改性較容易，但改性效果比硅烷偶聯劑差。
5、改性效果評價
（1）潤濕性評價：主要包括活化指數、吸油值等指標。活化指數是衡量礦物粉體疏水化改性效果的重要指標，活化指數越大，說明疏水化改性效果越好。吸油值是無機粉體改性最主要的直接指標之一，特別是對于在高聚物基料中應用的無機填料，填料吸油值大小會直接影響復合材料的加工性能以及填充量。吸油值越大，改性產物與有機物的相容性越差，同時也表明了改性效果越差，反之越好。
（2）紅外光譜：紅外光譜作為檢測粉體表面是否有有機改性劑覆蓋的重要手段。每一種官能團或鍵在紅外譜圖中有相應的特征吸收峰，通過對改性前后的粉體進行紅外光譜分析，對比特征峰的變化，就可看出改性是否有效，此方法已在實踐中得到廣泛的應用。
（3）掃描電鏡（SEM）：對改性前后的粉體進行電鏡掃描，觀察粉體的表面形貌以及改性劑在其表面的包覆情況、分散性的變化，直接反映粉體改性表面包覆的效果。
小結：
當前對改性的石英粉體粒度要求趨于超細化，納米石英粉體具有三維網狀結構，因而在眾多應用領域內獨具特性，有著不可取代的作用，具有很好的發展前景。隨著生產設備的不斷更新，高端改性技術會日趨工業化，將極大拓寬其應用領域。
參考資料：
馬宏相等.石英粉體表面疏水化改性及其研究進展
汪本高.石英砂提純工藝及表面改性研究
