粉體的表面改性是指采用物理、化學、機械等方法對粉體表面進行處理，有目的地改變顆粒表面的物理、化學性質，以滿足科技與應用的需要。粉體的表面改性直接影響著粉體的使用價值和應用領域。粉體的表面改性與很多學科領域密切相關，是粉體工程與表面科學及其他眾多學科的邊緣學科。粉體表面改性包括改變顆粒表面晶體結構和官能團、表面能、表面潤濕性、電磁性、光學性質以及表面吸附性和反應等特性。通過改變顆粒表面性質，可以改善粉體材料的應用性能，從而滿足新材料、新工藝和新產品發展的需要。例如對膨潤土進行有機陽離子覆蓋處理，可提高其在弱極性或非極性體系中的膨脹、懸浮、觸變等特性；通過表面改性，可提高涂料的分散性并改善涂料的光澤、著色力、遮蓋力以及耐熱性、保光性、保色性等。

粉體的表面改性方法很多，可分為物理表面改性、化學表面改性和機械化學改性三類。

物理表面改性

凡是不用表面改性劑或所使用的改性劑與粉體顆粒表面不發生化學反應而達到表面改性的方法稱為物理表面改性。其常見方法有包覆改性和高能改性。

1.包覆改性

包覆改性是一種對粉體表面簡單處理的方法，它是借助于黏附力，利用高聚物或樹脂等對粉體進行包覆而達到表面改性的方法。例如，用聚乙二酸包覆硅灰石，將此改性硅灰石填充聚丙烯PP,能有效地提高PP的缺口沖擊強度和低溫性能；用酚醛樹脂或呋喃樹脂等包覆石英砂以提高精細鑄造砂的黏結性能；用呋喃樹脂包覆的石英砂用于油井鉆探可提高油井產量等。

鋰離子電池富鋰正極材料的包覆改性過程

影響包覆改性效果的因素較多，一般來講主要有顆粒的形狀、比表面積、孔隙率、包覆劑的種類及用量、包覆處理工藝等。

以樹脂包覆石英砂為例，表面包覆改性方法可分為冷法和熱法兩種。在包覆處理前對石英砂進行沖洗或擦洗和干燥。

2.高能改性

高能改性是指利用超聲波、紫外線、紅外線、電暈放電、等離子體照射及其他高能射線輻射對粉體表面進行改性處理的方法。高能改性是粉體表面改性的一個新動向，可以完成其他方法所不能完成的任務。但是，該方法工藝復雜、成本高，因此在粉體表面處理方面受到限制。

化學表面改性

凡是使粉體顆粒表面發生化學反應而達到表面改性的方法稱為化學表面改性。常見的有表面化學改性、沉淀反應改性、電化學改性和微膠囊化改性。

1.表面化學改性

通過表面改性劑與顆粒表面進行化學反應或化學吸附而使粉體材料表面得到改性的方法稱為化學表面改性。除利用表面官能團改性外，這種方法還包括利用游離基反應、螯合反應、溶膠吸附以及偶聯劑處理等進行表面改性。表面化學改性所使用的表面改性劑種類很多，常用的有偶聯劑、高級脂肪酸及其鹽、飽和有機酸和有機硅等。因此，改性劑的選擇范圍較大，具體選用時要綜合考慮粉體的表面性質、改性產品的用途、質量要求、處理工藝以及表面改性劑的成本等因素。

硅烷偶聯劑的反應機理

表面化學改性一般在高速加熱混合機或捏合機、流態化床、研磨機等設備中進行。這是因為粉體的表面改性處理大多是在粉體物料中加入少量表面改性劑溶液進行的操作。如果在溶液中進行表面改性處理(如浸漬)也可在反應釜或反應罐中進行，處理完后再進行脫水干燥。

影響無機粉體物料表面化學改性的主要因素為：①顆粒的表面性質，如表面官能團的類型、表面酸堿性、水分含量、比表面積等；②表面改性劑的種類、用量及用法；③工藝設備及操作條件，如設備性能、物料的運動狀態或機械對物料的作用方式、反應溫度和反應時間等。

表面化學改性方法應用較廣泛，主要用于無機填料或顏料的表面改性處理以及塑料和橡膠工業中以補強作用為目的的顆粒填料上。

2.沉淀反應改性

沉淀反應改性是指通過沉淀反應使無機化合物在顆粒表面沉積，以形成一層或多層包覆膜，從而達到改善粉體表面性質，如光澤、著色力、遮蓋力、保色性、耐候性、耐熱性、電性、磁性等。沉淀反應改性是無機染料表面改性最常用的方法之一，沉淀反應改性一般是在粉體顆粒表面包覆無機氧化物(氧化物可以是多種)或氫氧化物及其鹽類，如珠光云母的制備，即通過金屬氧化物(氧化鈦等)在白云母顆粒表面的沉淀反應包覆于云母顆粒表面而制得的；用氧化鋁或二氧化硅處理二氧化鈦(鈦白粉);碳化硅晶須表面包裹三氧化二鋁工藝等。

粉體的沉淀反應改性一般采用濕法，即在分散的粉體料漿中加入所需的改性(處理)劑，在適當的pH和溫度下，使無機改性劑以氫氧化物或水合氧化物的形式均勻沉淀在顆粒表面，形成一層或多層包覆膜，然后經過洗滌、脫水、干燥、焙燒等工序使該包覆膜牢固地固定在顆粒表面，從而達到改進粉體表面性能的目的。

沉淀反應改性一般在反應釜或反應罐中進行。影響其改性效果的因素較多，主要有料漿的pH、濃度，反應溫度和反應時間，顆粒的粒度、形狀以及后續處理工序，如洗滌、脫水、干燥或焙燒等。其中pH及溫度因直接影響無機改性劑在水溶液中的水解產物，是沉淀反應改性最重要的影響因素之一。

3.微膠囊化改性

微膠囊化改性是在粉體顆粒表面上覆蓋均質并且有一定厚度薄膜的一種表面改性方法。微膠囊的直徑大都在一到幾百微米范圍內，微膠囊的壁膜通常是連續且堅固的薄膜。微膠囊制備的方法較多，大致可分為物理法、化學法和物理化學法三類。微膠囊化改性不僅能制備無機-有機復合膠粒，還可利用其緩釋性將固體藥粉膠囊化，另外它還能夠將液滴固體(膠囊)化。

微膠囊化改性最先應用于現代醫藥領域，目的是使藥物超細粉的藥效實現緩釋效應。如今，微膠囊化改性應用領域越來越廣泛，技術方法也多種多樣。

機械化學改性

機械化學表面改性指的是通過粉碎、磨碎、摩擦等強烈機械力作用，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(表面無定形化)、化學吸附和反應活性(增加表面的活性點或活性基團)等。機械化學改性被認為是一種最具應用價值的高效改性方法，可用于填料表面的改性、表面接枝改性、粒-粒包裹改性等。影響機械激活作用強弱的主要因素是：粉碎設備的類型、機械作用的方式、粉碎環境(干、濕等)、助磨劑或分散劑的種類和用量、機械力的作用時間以及粉體的粒度大小與分布或比表面積等。能夠對粉體材料進行機械激活的粉碎設備主要有各類型球磨機(筒式球磨機、行星球磨機、離心球磨機、攪拌球磨機、振動球磨機等)、氣流磨及機械沖擊式磨機等。

蜂巢磨-改性機

目前僅僅依靠機械力激活作用于表面改性處理還難以滿足應用領域對粉體表面物理化學性質的需要。但是，機械化學作用激活了顆粒表面，提高了顆粒與其他無機物或有機物的作用活性；利用機械力對表面的激活作用和由此產生的離子和游離基引發苯乙烯、烯烴類進行聚合，形成聚合物接枝的填料或使偶聯劑等表面改性劑高效附著而實現改性。因此，如果在粉碎過程中添加表面活性劑及其他有機化合物，包括聚合物，那么機械激活作用可以促進這些有機化合物分子在無機粉體(如填料或顏料)表面的化學吸附或化學反應，達到邊產生新表面邊改性，即粒度減小和表面有機化同時進行的目的。此外，還可在一種無機粉體物料的粉碎過程中添加金屬粉或另一種無機物，使無機核心材料表面包覆金屬粉或另一種無機物粉體，或進行機械化學反應生成新相。

綜上所述，粉體表面改性的方法多種多樣，其實除了上面所述還有酸堿處理方法，它是一種表面輔助處理方法，通過酸堿處理可以改善粉體表面(或界面)的吸附和反應活性。此外還有化學氣相沉積(CVD)和物理沉積(PVD)等方法。

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