中國粉體網訊 硅灰石是一種呈纖維狀解理的偏硅酸鹽礦物，具有針狀結構、白度較高、熱膨脹系數低、化學穩定性與阻燃性能優良、電絕緣性高等一系列優良的物理化學性能，因此應用前景廣闊。然而天然硅灰石具有親水性，若要提高資源利用的高附加值，需要對其進行改性。
硅灰石粉體表面改性的意義
硅灰石特別是超細高長徑比硅灰石廣泛用作塑料、橡膠和纖維等有機高分子材料和復合材料以及油漆、涂料、膠粘劑等領域的顏、填料。而作為顏、填料的硅灰石本身是一種無機物，直接添加，雖然能降低有機高分子材料和復合材料的成本，增加其穩定性、剛性、阻燃性和絕緣性等，但由于與有機聚合物界面性質不同，相容性差，難以均勻分散；過多的添加往往容易導致材料的機械強度下降、易脆化等缺點。
因此，除了白度和粒度方面的要求外，還必須采用物理、化學或機械的方法對硅灰石表面進行包覆改性處理，改變其表面的物理化學性質，提高其與有機聚合物、樹脂的相容性；改善其在有機聚合物及樹脂中的分散性，以提高上述有機高分子材料、復合材料的機械強度以及油漆、涂料的光學性能和耐候性等。
硅灰石的表面改性方法
礦物粉體的表面改性方法有多種不同的分類，根據改性性質的不同分為物理方法，化學方法和包覆方法。根據具體工藝的差別，表面改性工藝主要有干法、濕法、復合法三種。綜合改性作用的性質、手段和目的，分為包覆法、沉淀反應法、表面化學法、接枝法和機械力化學法。
目前硅灰石常用的改性方法有：無機沉淀反應改性法、機械力化學反應法、有機反應包覆法這幾種。
無機沉淀反應改性法
這種方法是用化學反應將反應生成物在針狀硅灰石表面形成一層層的改性層，通過改性層上面的功能結構單元來改善針狀硅灰石的表面性質。這種方法簡單易操作，能夠用比較低的代價得到改性物質。
機械力化學反應法
這種是一種復合型的改善手段，即通過機械力的攪拌剪切作用先對硅灰石顆粒進行一個粉碎和顆粒化的操作，機械力的作用能夠很好的將針狀硅灰石的目數由幾十增加到一千左右，使得硅灰石的均勻性和長徑比得到比較明顯的改善，然后使用化學改性的方法得到改性的硅灰石材料。這種改性手段能夠有效減小改性成本，簡化改性工藝，需要的工藝和機械條件比較簡單，具有比較好的應用前景和市場價值。
有機反應包覆法
有機反應包覆法是利用有機化合物的功能基團在硅灰石表面進行反應，最終達到對硅灰石顆粒表面包覆并改善表面性質的手段。一般選用同時含有親油基團和極性基團的偶聯劑有機化合物作為改性劑。親油基團能夠提供硅灰石在復合填料時與聚合物増強相容性，極性基團能夠讓改性劑在硅灰石表面更穩定。
偶聯劑的種類比較多，經常使用的包括硅烷偶聯劑、硬脂酸、庚二酸、鈦酸酯等。不同的偶聯劑含有的改性功能基團對無機填料填充率和填充均勻度也會有比較明顯的區別。在研究工作中，使用兩種或多種不同種類的偶聯劑能夠在不同濃度和比例上對無機填料的性質進行比較明顯的改善。
業內這樣改性硅灰石
廣源化工：一種改性超細硅灰石粉體及其制備方法和應用
近期，廣源化工公開一種改性超細硅灰石粉體及其制備方法和應用。本發明提供的制備方法，包括以下步驟：將纖維狀硅灰石粉、預分散劑、醋酸乙烯溶液和聚乙烯醇溶液進行濕法研磨，得到混合料；將所述混合料和丙烯酰氧基硅烷改性劑混合進行改性，得到所述改性超細硅灰石粉體。所述制備方法制備得到的改性超細硅灰石粉體可以使非硫化丁基橡膠具有優異的耐候性和耐化學腐蝕性。
此外，廣源化工今年2月還公開一種改性硅灰石及其制備方法和在氟橡膠中的應用。本發明提供的制備方法：將硅灰石漿料和復合硅烷偶聯劑水解液混合，進行表面改性處理，得到改性硅灰石，所述復合硅烷偶聯劑水解液由復合硅烷偶聯劑在水和低碳醇的混合溶劑中水解得到，所述復合硅烷偶聯劑包括乙氧基氨基硅烷偶聯劑和γ （2,3 環氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷偶聯劑，所述硅灰石漿料中硅灰石的質量百分比≤25％，所述復合硅烷偶聯劑和所述硅灰石的質量比≥1.2％。本發明提供的制備方法改性硅灰石表面改性效果好，制備氟橡膠時補強性好，制備的氟橡膠具有出色的拉伸強度和斷裂伸長率。
環球礦產：一種工廠改性硅灰石的方法
環球礦產核心業務是硅灰石礦物纖維的生產、加工和銷售。發展至今，公司已成為中國北方最大的硅灰石出口基地，是中國硅灰石行業協會會長單位。其曾公開一種工廠改性硅灰石的方法：將800目的硅灰石加入到硬脂酸乙醇水溶液中，在密封下，改性反應得到改性硅灰石。本發明使用的硅灰石與硬脂酸成本均低，制備方法簡單，對生產環境及設備要求不高，經表面改性處理后的硅灰石，在添加到高分子材料中不僅能改善加工工藝，還能顯著提高制品力學性能，在工業生產中具有很高的經濟價值。
小結
近年來，國內外硅灰石市場需求增長勢頭不減，價格逐步提高。硅灰石與節能環保、電子信息、生物、航空航天、軍工以及新材料和新能源為主的高技術產業聯系也日益緊密。對于硅灰石表面改性以及超細粒級硅灰石粉的研究需繼續發力，以不斷開拓硅灰石新的應用領域。
參考資料：
徐昊等.硅灰石表面有機改性及性能表征
陳曉龍等.硅灰石表面改性及其在天然橡膠中的應用
徐昊.硅灰石粉體表面改性及其機理研究
陳育良.微波輔助硅灰石粉體表面改性
呂品.丙烯酸涂料的制備和聚丙烯/硅灰石復合材料研究
粉體大數據研究、國家知識產權局等
（中國粉體網編輯整理/黑金）
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