表面改性技术论文参考文献

张凌燕 赖伟强 唐华伟 郑光军

（武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北武汉 430070）

摘要 对硅灰石粉的表面改性效果及填充ABS 塑料力学性能的研究表明，不同的改性剂、改性剂用量、改性时间等工艺条件对硅灰石的改性效果有重要影响。经γ-（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷改性后的硅灰石填充工程塑料ABS，增强了复合材料的刚性和熔体流动，其他力学性能虽有小幅下降，但不影响其在工程上的使用；同时降低了ABS塑料使用的成本，在填充量为20%时，可降低成本15%［1～6］。

关键词 硅灰石；改性；填充；ABS。

第一作者简介：张凌燕，湖北武汉理工大学资源与环境工程学院副教授，主要研究方向：非金属矿物材料及其应用。电话：。

硅灰石属于链状偏硅酸盐，化学分子式为CaSiO3，粉碎后，颗粒呈纤维状或针状。硅灰石无毒，具有低吸油性、低吸水性、热稳定性和化学稳定性，白度高，并有独特的粉体纤维，应用广泛。而改性硅灰石粉体，因其表面性能得到改善，提高了其疏水亲油的能力，应用于塑料、橡胶基体材料中，能更均匀地分散，并与基体材料有很强的亲和性能，可改善塑料、橡胶制品的力学性能和抗老化性能。工程塑料是指可作为结构性材料使用的塑料，可在较宽的温度范围和较长的时间内保持优异性能，并能承受较高机械应力和在较为苛刻的化学物理环境中长期使用［1］。但与通用塑料相比，工程塑料因价格昂贵，使用受到限制。本试验对硅灰石进行表面改性，分析了改性条件对改性效果的影响，并对改性硅灰石填充ABS的性能进行了研究。

一、试验

（一）主要原料、设备及仪器

树脂基材为ABS（丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚物），中国石油吉林石化分公司；硅灰石微粉，原矿来自青海都兰县海寺，硅灰石矿物含量为大于90%，CaO ；，d90为μm，长径比为11，白度80；硅烷偶联剂，γ-氨丙基三乙氧基硅烷（WD-50）、γ-（2，3-环氧丙氧基）丙基三甲基硅烷（WD-60）、γ-（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷（WD-70），武汉大学有机硅新材料股份有限公司。改性助剂氨水（分析纯），市售；塑料助剂，有增塑剂（DEP）、抗氧剂（1010）、分散剂（石蜡）、润滑剂（硬脂酸钙）等。

实验室用高速捏合机，GH-1ODY型，北京英特塑料机械总厂；双螺杆配混挤出机，SJSH-30型，南京橡塑机械厂；冷切粒机，LQ-100，南京橡塑机械厂；注射成型机，CJ50E-2型，震德塑机厂；静滴接触角测量仪，JC2000A，上海中晨数字技术设备有限公司；扫描电镜，日本JEOL公司；电子拉力试验机，RGD-5，深圳市瑞格尔仪器有限公司；巴氏硬度计，HBa-1型，无锡市计量科学研究所；熔体流动速率仪，ZRZ-40型，深圳新三思材料检测有限公司。

（二）硅灰石微粉表面改性

由于硅灰石微粉具有亲水疏油性，与ABS的兼容性差，为提高它与ABS的兼容性，须对它进行表面改性，从而改善它在聚合物体系中的分散性。采用GH-10DY型高速捏合机进行表面改性，搅拌速度1250 r/min，改性助剂氨水用量为1%，氨水用蒸馏水以2∶1的比例稀释，改性工艺流程见图1［2，5］。

图1 硅灰石微粉表面改性工艺流程

（三）改性效果测试

1.润湿接触角

取改性硅灰石微粉压片，用静滴接触角测量仪测量其润湿接触角，测试溶液为水。

2.活化指数

取一定量的改性硅灰石微粉加到烧杯中，加入蒸馏水，经剧烈搅拌，静止分层后，分别取出上浮物M1和下沉物M2，干燥后，称其质量，活化率为M1/（M1＋M2）。

（四） ABS-硅灰石复合材料制备

一次的试样总量为600g；塑料助剂用量：DEP 2%、抗氧剂1010 、石蜡、硬脂酸钙。挤出造粒工艺参数：挤出温度170～185℃，螺杆转速140～160 r/min。注射成型工艺参数：温度190～220℃，注射时间6s，保压时间14s。ABS 硅灰石复合材料制备工艺流程［3，5］：（改性硅灰石微粉，ABS和助剂）→混料→挤出复合→造粒→注射成型→后处理→性能测试。

（五）复合材料性能测试方法

拉伸性能，GB/T1040—1992；弯曲性能，GB 9341—88；冲击性能，GB/T 1843—80（89）；巴氏硬度，GB/T 9342—1988；熔体流动速率，GB3682—83。

二、试验结果与讨论

（一）不同改性工艺条件对改性效果的影响

1.不同改性剂的影响

以相同的改性剂用量1%和相同的改性条件（改性温度120℃、改性时间20 min），分别采用WD-50、WD-60、WD-70作为改性剂，对硅灰石微粉进行改性，结果见表1。从表1可看出，WD-70的改性效果比其他两种的好。

表1 不同型号硅烷改性剂对硅灰石微粉改性效果

2.不同改性剂用量的影响

以WD-70作为改性剂，改性温度120℃、改性时间20 min，对不同改性剂用量进行对比试验，结果见图2。从图2可看出，随改性剂用量增加，润湿接触角和活化指数都在不断增大，当改性剂用量大于1%时，增加趋势变缓。综合经济因素考虑，改性剂用量应控制在1%左右。

3.改性时间的影响

以WD-70作为改性剂，改性剂用量1%，改性温度为120℃，对不同改性时间进行对比试验，结果见图3。从图3可看出，随改性时间的延长，润湿接触角和活化指数都在不断增大，当改性时间长于20 min时，增加趋势变缓，随着时间的延长，改性效果增加不明显。因此，较适宜的改性时间应为20 min。

图2 改性剂用量与改性效果的关系

图3 改性时间与改性效果的关系

（二）硅灰石填充量对复合材料性能的影响

从图4a可看出，复合材料的拉伸强度随硅灰石填充量的增加，先增大后减小，在硅灰石填充量为20%时，达到峰值。说明20%是硅灰石填充ABS拉伸强度的临界量，超过此填充量，硅灰石粉体在ABS树脂连续相中的分散性变差，硅灰石与树脂基体界面粘结变差，易产生界面脱黏。但填充量20%的复合材料的拉伸强度仍低于纯ABS，不过下降幅度较小，仅下降了，且显著高于ABS树脂国标GB 12672-90的最低要求（27MPa）。从图4a还可看出，复合材料的弯曲强度随硅灰石填充量的增加而减少，但其最小值也高于上述国标的最低要求（47MPa）。

图4 硅灰石填充量对复合材料性能的影响

从图4b可看出，复合材料的缺口冲击强度随硅灰石填充量的增加而下降，而其硬度则随硅灰石的填充量增加而增大，最高能达到纯ABS的倍。这说明硅灰石的加入，使复合材料的韧性变差，而刚性得到增强。

从图4 c可看出，复合材料的熔体流动速率随硅灰石填充量的增加而增大，最高能达到纯ABS的倍，这说明硅灰石的加入，使复合材料的流动性得到改善。

（三）复合材料拉伸断面的微观结构分析

从图5可看出，随硅灰石填充量的增加，硅灰石粒子在ABS基体中的分散性变差，易聚集成团，使复合材料在微观上出现不均匀性。同时在拉伸断面上还能看到，硅灰石粒子被不同程度拔出的现象。从图5 c可明显看到，有大颗粒的硅灰石粒子被拔出的痕迹。这说明硅灰石粒子与ABS基体的黏结不佳，在受外力作用时，易于脱黏，导致复合材料力学性能有所下降。相比较而言，图5b的两相界面较模糊，硅灰石粒子被拔出的也较少。说明硅灰石粒子与ABS基体结合较好，力学性能也相对较好，这与前（二）节分析的结果相吻合。

图5 复合材料拉伸断面SEM 图

硅灰石填充量：a—10%；b—20%；c—40%

三、结论

1）对硅灰石改性工艺条件的研究表明，γ-（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷（WD-70）比γ-氨丙基三乙氧基硅烷（WD-50）和γ-（2，3-环氧丙氧基）丙基三甲基硅烷（WD-60）的改性效果要好。在温度120℃、WD-70用量1%、时间20 min的条件下，硅灰石的改性效果较好。

2）硅灰石填充ABS的力学性能研究结果表明，改性硅灰石的加入，使复合材料的刚性和熔体流动性得到增强，其他力学性能虽有所下降，但不影响其在工程上的使用，且能降低成本。从试验结果看，硅灰石较适宜的填充量为20%，此填充量的复合材料的成本比纯ABS降低了15%。同时，硅灰石作为工程塑料的填料，与其他填料相比具有自己的优势：与轻钙、滑石粉相比，硅灰石填充体系黏度低，可进行高填充，有利于节约树脂、降低成本；与碳酸钙相比，硅灰石填充体系耐化学腐蚀性好，对增塑剂吸收量小，制品表面光洁度好；与玻璃纤维相比，则具有较大的价格优势；硫酸钙、滑石粉和白炭黑等，一般都含结晶水，受热时有脱水问题，而硅灰石则具有较好的热稳定性。因此，硅灰石是一种较好的工程塑料填料。

参考文献

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Study on Surface Modification of Wollastonite ＆Application of Modified Wollastonite in ABS

Zhang Lingyan，Lai Weiqiang，Tang Huawei，Zheng Guangjun

（College of Resource and Environment Engineering，Wuhan University of Technology，Wuhan，Hubei 430070）

Abstract：Surface modification of wollastonite and mechanical property of wollastonite-filled ABS were results showed that different modification reagents，quantity of modification reagents，time of modification would affect surface modification of treated by γ-methacryloxypropyl trimethoxy silane filled ABS can improve composite’s rigidity，but its other mechanical properties had a little lastonite-filled ABS not only can reduce product’s cost，but also does not effect its application in filling ratio of wollastonite reaches 20%，the cost will be reduced by l5%.

Key words：wollastonite，modification，filling，ABS.

董发勤 王光华 张宝述

（西南科技大学材料科学与工程学院，四川绵阳 621010）

摘要 本研究利用粉碎加工后天然纤维水镁石为原料，并对其进行表面改性，然后将表面改性的天然纤维水镁石与少量Cu2＋、Zn2＋斜发沸石或Cu2＋、Zn2＋型蛭石抗菌剂复合，制备出了具有阻燃、增强、抗菌等功能的复合粉体。在此基础上，对开发的多功能复合粉体材料填充聚丙烯（PP）的效果进行了综合试验，通过熔体流动速率、拉伸强度、断裂伸长率、断口冲击强度的测定和垂直燃烧与氧指数试验，探讨了改性与不改性及添加量对PP的物理性能、加工性能和燃烧性能的影响［1～16］。

关键词 纤维水镁石；表面改性；多功能粉体；复合材料。

第一作者简介：董发勤（1963—），男，博士，教授、博导。电话：；E-mail：。

一、引言

塑料、橡胶和化纤三大合成材料在国民经济中具有极其重要和广泛的用途，但是它们潜在的易燃性是不容忽视的。从化学成分上分析，合成材料中的高分子材料部分就其本质而言是不能做成防火材料的，然而在合成材料制品中加入阻燃剂是最方便有效的方法，它可以阻止引燃、抑制火焰传播和起到熄火的作用，同时还可以提高合成材料制品的物理、化学性能。陕西黑木林纤维水镁石（FB）矿床位于略（阳）-勉（县）-宁（强）三角构造断裂带，南秦岭加里东-海西褶皱带南缘，陈家山-茶店子复背斜中黑木林-袁坎子向斜北翼，板块构造，该区被称为南秦岭古海沟火山岛弧带［1～2］。该矿床中，FB与温石棉共生于块状蛇纹岩内，矿区中大量产出的FB质量很好。本项目就是针对我国这特有纤维水镁石矿物资源，以及纤维水镁石型功能粉体开发薄弱的特点，同时考虑其他功能外加剂及发挥组合矿物填料的优势，研制出了新型无机阻燃、补强、抗菌多功能复合粉体材料。

二、纤维水镁石表面改性

（一）红外分析

钛酸酯（四异丙氧基钛）改性水镁石的红外光谱图见图1，通过钛酸酯改性样与水镁石原样的红外光谱对比发现，在3600～3400 cm-1，1600～1400 cm-1，1130～950 cm-1，900～800 cm-1这四个吸收区间出现附加吸收谱带。其中3400 cm-1左侧出现吸收肩（3540 cm-1），1600～1400 cm-1区间的两个吸收带强度急剧增大，在1130 cm-1处出现较强的新谱带；同时在红外光谱中900～800 cm-1之间出现三个新光谱带（882 cm-1，855 cm-1，800 cm-1）。可以看出，水镁石表面发生了变化，说明钛酸酯与水镁石颗粒发生了偶联作用［3，4］。

（二） DTA和DTG分析

从硅烷（KH-550）改性水镁石的DTA曲线上（图2），发现在290～360℃之间出现一完缓的放热峰，相对应的TG曲线出现较明显的失重台阶，该区间的放热效应和热失重是由水镁石表面包覆的硅烷燃烧所致。硅烷（KH-550）的闪点为℃，在改性料中燃烧开始放热，温度延续到290℃，说明硅烷与水镁石发生了化学键合作用。

图1 钛酸酯改性样与水镁石原样红外光谱对比

1—水镁石原样；2—钛酸酯改性水镁石（200目）；3—钛酸酯改性水镁石（超细）

图2 硅烷改性FB的TG-DTA曲线

在硬脂酸（正十八烷酸）改性水镁石（图3和图4）的DTA曲线上，60～200℃间的吸热谷（最大吸热温度110℃）为包覆于水镁石表面的硬脂酸熔化的结果（硬脂酸熔点℃），在285～410℃间有一很强的放热峰（336℃），为硬脂酸燃烧放热，在510～530℃之间出现明显吸热谷，可能与水镁石分解过程中的次级相变有关。由此DTA曲线可以看出，硬脂酸与水镁石表面发生较好的包覆作用。

图3 硬脂酸改性FB（200目）的TG-DTA曲线

图4 2%硬脂酸（纯固体）改性FB（超细）的TG-DTA曲线

三、纤维水镁石基抗菌剂

通过对不同水镁石粉体的抗菌性能检测表明，块状水镁石的一般粉体和超细粉体对试验菌种没有抗菌效果；天然纤维水镁石粉体具有较强的抗菌性能，且其超细粉体比一般粉体的抗菌性能要强；对于改性块状水镁石的超细粉体而言，由于超细粉体具有较大的比表面积和表面能，对Cu2＋、Zn2＋具有一定的吸附性能，即改性后的超细粉体表面黏附有Cu2＋、Zn2＋，因此对试验菌种表现出一定的抗菌性能，但灭菌率较低［6，7］；改性纤维水镁石的超细粉体具有很强的抗菌性能，相对未改性的纤维水镁石的超细粉体而言，灭菌率有一定程度的提高。这主要是由于纤维水镁石的超细粉体和Cu2＋、Zn2＋本身具有的抗菌性协同抗菌，即存在协同抗菌效应。

（一）纤维水镁石/聚丙烯抗菌塑料

1.抗菌剂添加量对PP力学性能的影响

纤维水镁石基抗菌剂填充PP的力学性能测试结果列于表1，在PP中加入10%的纤维水镁石抗菌剂对PP的力学性能改善作用，即在 PP 塑料中添加纤维水镁石后，纤维水镁石能对 PP 起补强作用［8，9］。

表1 纤维水镁石基抗菌剂填充PP 力学性能测试结果

2.抗菌剂添加量对PP抗菌性能的影响

从纤维水镁石基抗菌剂填充PP的抗菌性能测试结果可以看出，对于同一纤维水镁石基抗菌剂填充PP，其对大肠杆菌的抑菌率都要强于对金黄色葡萄球菌的［10］。当抗菌母粒（抗菌剂）添加量逐步增加时，水镁石-PP抗菌塑料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率都有一定程度的提高。当抗菌母粒添加量为15%时，纤维水镁石基抗菌剂填充PP对大肠杆菌抑菌率最高单体可达到。在同样的添加量下，Cu2＋-Zn2＋复合型斜发沸石基抗菌剂对PP塑料的抗菌性能影响较Cu2＋型和Zn2＋型要强。结合纤维水镁石基抗菌剂填充PP力学性能测试结果可知，在制备斜发沸石基抗菌剂填充PP时，适宜添加10%的Cu2＋-Zn2＋复合斜发沸石基抗菌母粒［11，12］。

四、多功能纤维水镁石阻燃母粒

（一）纤维水镁石阻燃剂的阻燃效果试验

1.纤维水镁石阻燃剂的加入对聚丙烯（PP）机械性能的影响

限制ATH及人工合成氢氧化镁大量加入的主要因素是复合材料的机械性能降低，除添加型阻燃剂的添加量必须很大外，还受到机械性能、相容性、稳定性等其他因素的制约［13，14］。但是纤维水镁石阻燃剂是纤维状的，它在复合材料中能起到增强作用。因此，纤维水镁石阻燃剂加入使PP的硬度、抗拉强度、拉伸率（变形量）、密度均有变化。

（1）FB及改性FB的添加量对熔体流动速率的影响

添加FB及改性FB之后，PP的熔体流动速率均有下降，且其下降速度随添加量的增加而增大。FB的添加量为时，熔体流动速率下降较小的次序分别是P-FB、FB、K-FB 和N-FB，在以下时，降幅较慢的是 P-FB，而在以上时，降幅较快的也是 P-FB，当添加量为时，熔体流动速率变得很小。添加量在以下时，PL改性FB的效果最好［15，16］。

（2）FB及改性FB添加量对拉伸强度的影响

FB及改性FB添加量在时PP的抗拉强度均有所增加，FB、K-FB、N-FB和P-FB填充的PP的抗拉强度分别增加 ，， 和 ；在 时，分别是 ，，和，说明纤维水镁石填充量在30%以下时，具有一定的增强效果。当添加量大于时，抗拉强度均有所下降，但降幅较小。

（3）FB及改性FB添加量对断裂伸长率、缺口冲击强度的影响

实验结果表明，随着FB 及改性FB 添加量的增加，PP 的断裂伸长率下降很快，添加量在大于之后，变化较小。改性与未改性FB的差别体现在添加量＜，钛酸酯改性的效果较好。随FB及改性FB添加量的增加，PP的断口冲击强度也下降，比较而言，PL改性FB填充PP的断口冲击强度下降较慢。

（4）FB与ATH协同效应试验

从上述实验结果可能看出，FB对PP的机械力学性能的影响是很大的，因此还对FB与氢氧化铝（ATH）的协同效应进行了试验，其结果见表2。从表2可以看出，FB与氢氧化铝（ATH）不同比例混合，用KH-550改性后，以60∶100比例添加，可以观察到熔体流动速率和断裂伸长率相对于单独添加FB有明显的增加，对拉伸强度和断口冲击强度的影响不明显。随FB∶ATH的比例增加，拉伸强度逐渐增加，而断裂伸长率减小。

表2 协同效应试验测试结果

注：ATH与FB的协同试验中采用的是PP100份，ATH＋FB的用量为60份。

2.纤维水镁石阻燃剂对PP的阻燃效果

（1）纤维水镁石阻燃剂对PP燃烧热的影响

从燃烧热测定可知，PP燃烧热绝对值是很大的，但加入纤维水镁石阻燃剂后，燃烧热急剧下降，当FB∶PP＝50∶100时，则其值下降约为64%，纤维水镁石阻燃剂添加量由33% ＞上升为38%，则反应焓下降约11%。但是，纤维水镁石阻燃剂的添加量并不是与反应焓严格成正比，如70∶100配比中纤维水镁石阻燃剂上升5%，而反应焓则下降甚微，表明抑制传热、吸热时，纤维水镁石阻燃剂在PP中有一个最佳范围。

（2）纤维水镁石阻燃剂填充PP的氧指数试验

纤维水镁石的加入使PP的氧指数有较大增加，当以70∶100 配比加入时，已有明显的阻燃效果，并且［OI］随FB 加入量的增加而继续上升。从发烟情况看，聚丙烯不完全燃烧有浓黑烟产生且有（毒）异味。烟主要是由于燃烧残余物中有低碳废气和挥发气体中碳微粒高的缘故。

（3）纤维水镁石多功能复合母粒

利用开发的补强阻燃抗菌材料、补强阻燃材料以及组合补强材料与树脂、助剂混合，通过熔融—挤出—共混—造粒等工艺制备纤维水镁石多功能复合母粒。其开发的补纤维水镁石多功能复合母粒的技术参数如下：形状：圆柱形；粒度2～；密度≤；熔体流动速度～ g/10 min；氧指数＞27%；抑菌性：室温条件下细菌增长总量小于5%。

五、结论

1）以硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和硬脂酸为表面改性剂，成功地对纤维水镁石阻燃生料进行了表面改性，并利用红外和TG-DTA对改性效果进行了表征。

2）通过对水镁石-PP复合塑料的抗菌性能研究发现，当抗菌母粒添加量为15%时，纤维水镁石基抗菌剂填充PP对大肠杆菌抑菌率最高为。

3）对纤维水镁石超细粉体及其改性产品填充聚丙烯（PP）的效果进行了详细地试验，通过熔体流动速率、拉伸强度、断裂伸长率、断口冲击强度的测定和垂直燃烧与氧指数试验，探讨了改性与不改性及多功能复合粉体添加量对PP的物理性能、加工性能和燃烧性能的影响。

参考文献

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Surface Modification and Development of Multi-Functional Composite Materials for Natural Fibrous Brucite Powder

Dong Faqin，Wang Guanghua，Zhang Baoshu

（Department of Material Science and Engineering，Southwest University of Science and technology，MianYang 621010，Sichuan，China）

Abstract：The multi-functional powder with antibacterial，flame retardant and reinforcing functions was prepared by adding antibacterial agents of Cu2＋-clinoptilolite and Zn2＋-clinoptilolite or Cu2＋-Vermiculite and Zn2＋-Vermiculite to the surface modified natural fibrous brucite powder from ShanXi multi-functional composite powder was filled into polypropylene，and the resultant composite material was tested comprehensively with determination of flow rate，tensile strength，elongation rate at breakage and impact strength at fracture of the melt，and a test on vertical combustion and oxygen index test were carried experimental results showed that the modification or without modification and added amount of multi-functional composite powder have heavy effects on physical properties，processing performances and combustion behavior of polypropylene composite material.

Key words：fibrous brucite，surface modification，multi-functional powder，composite materials.

郑水林 骆剑军 李杨 刘董兵 黄宾江 杜高翔 张清辉 杨红彩 刘月等

（中国矿业大学（北京） 化学与环境工程学院，北京 100083）

一、内容简介

本项技术成果包括干法连续表面改性技术、SLG型连续粉体表面改性机，湿法表面改性技术；煅烧高岭土表面改性技术，陶瓷颜料表面改性技术，纳米粉体的表面改性技术等。

（一）非金属矿粉干法连续表面改性技术

该成果是以SLG型连续粉体表面改性机为核心，包括表面改性工艺和配方的非金属矿粉干法连续表面改性工业化集成技术。

该项技术应用于超细轻质碳酸钙、超细重质碳酸钙、超细高白度煅烧高岭土、滑石粉等非金属矿物超细粉体的表面改性，其主要技术指标优于国内其他技术，与国外该领域的先进技术相当。用于d97≤10μm超细轻质碳酸钙和超细重质碳酸钙的表面改性，单机生产能力可以达到 t/h，活化指数可以达到96%以上，单位产品能耗≤40（kW·h） t。

该项技术成果已于2007年3月17日通过了中国建筑材料工业协会组织的技术成果鉴定（建材鉴字［2007］第 003 号）。其中的 SLG 型连续粉体表面改性机已获得国家发明专利（专利号：，授权公告日：2003年5月14日）。

（二）超细粉体湿法表面改性技术

对于湿法超细粉碎或其他湿法制粉工艺来说，超细粉体在干燥中会形成硬团聚体，因此要在干燥后设置打散解聚设备（即使设置打散作业难以完全复原）。在湿法超细粉碎之后、干燥之前进行表面改性不仅可以防止超细粉体在干燥中形成难以解聚的硬团聚体，而且因湿式状态下颗粒分散均匀使得表面改性剂分子与颗粒的接触机会较均等，表面包覆改性均匀，表面改性效果较好。

湿法表面改性的关键技术是表面改性剂的使用方法、配方和干燥工艺设备。原因是大多数有机表面改性剂不溶于水，不能直接添加；此外，干燥温度要控制适当，不能太高，以免表面改性剂分解。本技术的特点正是较好地解决了这两个问题：①根据浆液中使用的要求选择和配制表面改性剂；②采用干燥效率高、兼具干燥和解聚（软团聚）作用的多功能干燥机。

本项目课题组已完成了纳米碳酸钙、阻燃用超细氢氧化铝和超细氢氧化镁、超细二氧化硅（白炭黑）、超细绢云母粉、超细硅藻土、氧化铁红等的湿法表面改性研究开发，部分已在工业上得到了应用。

湿法表面改性工艺适用于湿法制备无机超细粉体工艺，特别是1μm以下无机超细和纳米粉体，如超细和纳米碳酸钙、超细重质碳酸钙、超细氢氧化铝和氢氧化镁、超细二氧化硅（白炭黑）等的表面改性。由于湿法表面改性既可以进行有机包覆，也可以进行无机包覆，产品表面包覆均匀，分散性好，因此，产品的应用性能好，市场前景广阔。

（三）超细Al（OH）3表面改性技术

超细Al（OH）3是目前用量最大的无机阻燃填料，由于所应用的对象是有机高分子材料，加之为了满足阻燃技术要求添加量较大，因此Al（OH）3在用作阻燃剂时必须进行表面改性，以提高其与高聚物基料的相容性，改善材料的力学性能。本技术的改性方法是在干燥之前的浆料状态下，根据高聚物基料的不同，采用不同的表面改性剂配方对其进行表面改性，使超细Al（OH）3经干燥后不形成硬团聚，呈良好分散状态，且与有机相和无机相（水相）均有良好的相容性。改性产品的吸油率、分散性及在EVA中的应用性能指标（氧指数、拉伸强度、断裂伸长率等）与德国马丁公司的样品相当。

（四）无机颜料粉体表面处理技术

超细和超微细无机粉体颜料与基料（陶瓷坯料、釉料基料、粉状涂料基料等）的相容性决定其在基料中的分散性和均匀着色。未经表面处理的微细或超微细无机粉体颜料捏之成团，久存结块，用时难以在基料中均匀分散，导致颜料用量增加，着色不均。本表面处理技术采用独特的“无机-有机”复合表面处理剂配方和简单易行的加热（60～100℃）混合工艺，处理后的微细和超微细无机粉体颜料手捏不住（似流体），久存不结块，不用强力搅拌即可在水中自发弥（分）散。这项技术已用于国产绿色、黄色等陶瓷颜料的表面处理，处理后的陶瓷颜料的使用性能完全可与高档进口颜料相比，而且具有投资少（工艺设备简单）、生产成本低（＜元/kg颜料）等特点。

（五）煅烧高岭土表面改性技术

高岭土属于层状硅酸盐矿物，经粉碎加工后的高岭土为片状颗粒，表面带有羟基和含氧基团，呈酸性，经过煅烧的超细煅烧高岭土酸性和表面极性更强，在用作塑料、橡胶、电缆、涂料的填料和颜料以及化工载体时，为了提高煅烧高岭土与基料的相容性或分散性，并改善其应用性能，必须对其进行表面处理。

该技术包括以下应用领域的煅烧高岭土表面改性工艺与配方：①电缆绝缘料；②PE及PP塑料薄膜；③橡胶制品；④工程塑料；⑤水性涂料；⑥油性涂料；⑦化工载体。

（六）纳米碳酸钙湿法表面改性技术

纳米碳酸钙的生产和应用在中国正日益得到重视，由于纳米碳酸钙是在液相中生产的，使用和运输非常不便，但制成粉状时，因颗粒表面能很高，颗粒间相互吸引形成团聚，使用时无法完全再分散，从而影响到它的实际粒度大小与粒度分布及应用性能。这项技术的解决方法是在干燥之前的浆料状态下，根据用途的不同，采用不同的表面改性剂配方对其进行表面改性，使纳米碳酸钙经干燥后不形成硬团聚，呈良好分散状态，又与有机相或高聚物基料或无机相（水相）有良好的相容性，提高其使用性能，以便纳米碳酸钙在更多的环境和领域中使用。本技术包括以下二组应用领域的表面改性工艺与配方：

1）高聚物基料（树脂）及油性涂料和油墨。

2）水性涂料和油墨。

二、推广应用

干法连续表面改性技术已在近100家企业应用。

三、鉴定、获奖、专利情况

鉴定时间：2007年4月17日（中国建筑材料工业协会）。

专利号：ZL （授权公告日2003年5月14日）。

2007年获建筑材料科学技术奖科技进步类二等奖。