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【技术】粉体表面改性剂这么多，该怎么选？怎

表面改性剂是实现粉体表面改性预期目的的关键，但种类繁多，具有很强的针对性，从表面改性剂分子与无机粉体表面作用的角度来考虑，应尽可能选择能与粉体颗粒表面进行化学反应或化学吸附的表面改性剂，因为物理吸附在其后应用过程中的强烈搅拌或挤压作用下容易脱附。

1、表面改性剂选择原则

在实际选用时，除了考虑吸附类型外，还必须考虑其他因素，如产品用途、产品质量标准或要求、改性工艺以及成本、环保等。

（1）产品的用途

这是选择表面改性剂品种最重要的考虑因素，因为不同的应用领域对粉体应用性能的技术要求不同，如表面润湿性、分散性、pH值、电性、耐候性、光泽、抗菌性等，这就是要根据用途来选择表面改性剂品种的原因之一。

例如：用于各种塑料、橡胶、胶粘剂、油性或溶剂型涂料的无机粉体（填料或颜料），要求表面亲油性好，即与有机高聚物基料有良好的亲和性或相容性，这就要求选择能使无机粉体表面疏水亲油的表面改性剂；

在选择包覆用电缆绝缘材料填料的煅烧高岭土时，还要考虑表面改性剂对介电性能及体积电阻率的影响；

对于陶瓷坯料中使用的无机颜料，不仅要求其在干态下有良好的分散性，而且要求其与无机坯料的亲和性好，能够在坯料中均匀分散；

对于水性漆或涂料中使用的无机粉体（填料或颜料）的表面改性剂，则要求改性后粉体在水相中的分散性、沉降稳定性和配伍性好。

同时，不同应用体系的组分不同，选择表面改性剂时还须考虑与应用体系组分的相容性和配伍性，避免因表面改性剂而导致体系中其他组分功能的失效。

（2）改性工艺

改性工艺也是选择表面改性剂品种的重要考虑因素之一。目前的表面改性工艺主要采用干法和湿法两种。

对于干法工艺不必考虑其水溶性的问题，但对于湿法工艺要考虑表面改性剂的水溶性，因为只有能溶于水才能在湿式环境下与粉体颗粒充分地接触和反应。

例如，碳酸钙粉体干法表面改性时可以用硬脂酸（直接添加或用有机溶剂溶解后添加均可），但在湿法表面改性时，如直接添加硬脂酸，不仅难以达到预期的表面改性效果（主要是物理吸附），而且利用率低，过滤后表面改性剂流失严重，滤液中有机物排放超标。

其他类型的有机表面改性剂也有类似的情况。因此，对于不能直接水溶而又必须在湿法环境下使用的表面改性剂，必须预先将其皂化、铵化或乳化，使其能在水溶液中溶解和分散。

此外，选择表面改性剂品种时还要考虑应用时的工艺因素，如温度、压力以及环境因素等。所有的有机表面改性剂都会在一定的温度下分解，如硅烷偶联剂的沸点依品种不同在100-310℃之间变化。因此，所选择的表面改性剂的分解温度或沸点最好高于应用时的加工温度。

（3）价格和环境因素

最后，选择表面改性剂还要考虑价格和环境因素，在满足应用性能要求或应用性能优化的前提下，尽量选用价格较便宜的表面改性剂，以降低表面改性的成本。同时要注意选择不对环境造成污染的表面改性剂。

2、表面改性剂使用方法

一些客户，多方筛选确定了粉体表面改性剂的种类，但在实际生产过程中，改性效果却不是很理想，这其中，往往与表面改性剂的使用方法有关。

表面改性剂的使用主要包括：用量、配制、分散、添加方法以及使用两种以上表面改性剂时的加药顺序。

（1）表面改性剂的用量

理论上在颗粒表面达到单分子层吸附所需的用量为最佳用量，该用量与粉体原料的比表面积和表面改性剂分子的截面积有关，但这一用量不一定是100%覆盖时的表面改性剂用量，实际最佳用量要通过改性试验和应用性能试验来确定，这是因为表面改性剂的用量不仅与表面改性时表面改性剂的分散和包覆的均匀性有关，还与应用体系对粉体原料的表面性质和技术指标的具体要求有关。

对于湿法改性，表面改性剂在粉体表面的实际包覆量不一定等于表面改性剂的用量，因为总是有一部分表面改性剂未能与粉体颗粒作用，在过滤时被流失掉了。因此，实际用量要大于达到单分了层吸附所需的用量。

进行化学包覆改性时，表面改性剂的用量与包覆率存在一定的对应关系，一般来说，在开始时，随着用量的增加，粉体表面包覆量提高较快，但随后增势趋缓，至一定用量后，表面包覆量不再增加。因此，用量过多是不必要的，从经济角度来说用量过多增加了生产成本。

（2）表面改性剂的配制方法

不同的表面改性剂需要不同的配制方法，例如：对于部分硅烷偶联剂，与粉体表面起键合作用的是硅醇，因此，要达到好的改性效果（化学吸附）最好在添加前进行水解。

对于使用前需要稀释和溶解的其他有机表面改性剂，如钛酸酯、铝酸酯、硬脂酸等要采用相应的有机溶剂，如无水乙醇、异丙醇、甘油、甲苯、乙醚、丙酮等进行稀释和溶解。

对于在湿法改性工艺中使用的硬脂酸、钛酸酯、铝酸酯等不能直接溶于水的有机表面改性剂，要预先将其皂化、铵化或乳化为能溶于水的产物。

（3）表面改性剂的添加方法

添加表面改性剂的最好方法是使表面改性剂与粉体均匀和充分地接触，以达到表面改性剂的高度分散和表面改性剂在粒子表面的均匀包覆。因此，最好采用与粉体给料速度连动的连续喷雾或滴（添）加方式，当然只有采用连续式的粉体表面改性机才能做到连续添加表面改性剂。

（4）表面改性剂的加药顺序

由于粉体表面，尤其是无机填料或颜料表面性质的不均一性，有时混合使用表面改性剂较使用单一表面改性剂的效果要好。例如，联合使用钛酸酯偶联剂和硬脂酸对碳酸钙进行表面改性，不仅可以提高表面处理效果，而且还可减少钛酸酯偶联剂的用量，降低生产成本。

但是，在选用两种以上的表面改性剂对粉体进行处理时，加药顺序对最终表面改性效果有一定影响。

在确定表面改性剂的添加顺序时，首先要分析两种表面改性剂各自所起的作用和与粉体表面的作用方式（是物理吸附为主还是化学吸附为主）。一般来说先加起主要作用和以化学吸附为主的表面改性剂，后加起次要作用和以物理吸附为主的表面改性剂，但最终要通过应用试验来确定。

由【粉体技术网】编辑整理

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