非金属矿物粉体的表面改性技术
(中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院，北京100083)
一、内容介绍
该项目的技术成果有干式连续表面改性技术、SLG连续粉末表面改性机、湿式表面改性技术；煅烧高岭土、陶瓷颜料、纳米粉体等的表面改性技术。
(1)非金属矿物粉末干法连续表面改性技术
该成果是以SLG连续粉体表面改性剂为核心的非金属矿物粉体干法连续表面改性工业集成技术，包括表面改性工艺和配方。
该技术适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，与国外该领域先进技术相当。用于d97≤10μm的超细轻质碳酸钙和超细重质碳酸钙表面改性时，单机生产能力可达3.5 t/h，活化指数可达96%以上，单位产品能耗≤40(kW·h)t..
该技术成果已于2007年3月17日通过中国建筑材料工业协会组织的技术成果鉴定(建材建字[2007]003号)。其中SLG连续粉体表面改性剂已获得国家发明专利(专利号:ZL02221135.7，授权公告日:2003年5月14日)。
(2)超细粉体的湿法表面改性技术
对于湿法超细粉碎或其他湿法粉碎工艺，超细粉体在干燥过程中会形成硬团聚体，因此干燥后需要设置破碎解聚装置(即使设置破碎操作后也很难完全恢复)。在湿法超细粉碎后、干燥前进行表面改性，不仅可以防止超细粉体在干燥过程中形成难以解聚的硬聚集体，还可以使表面改性剂分子与颗粒的接触机会更加均等，表面包覆改性均匀，表面改性效果更好。
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。原因是大部分有机表面改性剂不溶于水，不能直接添加；另外，干燥温度要控制适当，不要太高，以免表面改性剂分解。该技术的特点是很好地解决了这两个问题:①根据浆料使用要求选择和制备表面改性剂；②采用多功能干燥机，干燥效率高，具有干燥和解聚(软团聚)功能。
本项目研究组完成了纳米碳酸钙、阻燃剂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、超细硅藻土和氧化铁红的湿法表面改性研究开发，部分已在工业中应用。
湿法表面改性工艺适用于无机超细粉体的湿法制备，特别适用于65438±0 μm以下的无机超细和纳米粉体的表面改性，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。由于有机和无机涂层均可进行湿法表面改性，产品表面涂层均匀，分散性好，具有良好的应用性能和广阔的市场前景。
(3)超细氢氧化铝的表面改性技术
超细氢氧化铝是目前用量最大的无机阻燃填料。由于应用对象是有机高分子材料，并且为了满足阻燃技术的要求，Al(OH)3作为阻燃剂使用时必须对其表面进行改性，以改善其与聚合物基体的相容性，提高材料的力学性能。该技术的改性方法是在干燥前的浆料状态下，根据聚合物基体材料的不同，采用不同的表面改性剂配方进行表面改性，使超细Al(OH)3干燥后不形成硬团聚，处于良好的分散状态，与有机相和无机相(水相)均具有良好的相容性。吸油率、分散性和应用性能指标(氧指数、拉伸强度、断裂伸长率等。)的改装产品相当于德国马丁公司的产品。
(四)无机颜料粉末表面处理技术
超细和超细无机粉末颜料与结合剂(陶瓷坯料、釉料结合剂、粉末涂料结合剂等)的相容性。)决定了它们在粘合剂中的分散性和均匀着色。未经表面处理的细或超细无机粉末颜料被揉成团，长时间结块，使用时难以在基料中均匀分散，导致颜料用量增加，着色不均匀。该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。处理后的精细和超细无机粉末颜料不能用手捏(像流体一样)，长时间不会结块，无需强烈搅拌即可在水中自发分散。该技术已应用于国内绿色、黄色等陶瓷颜料的表面处理。处理后的陶瓷颜料性能完全可与高档进口颜料相比，并具有投资少(工艺设备简单)、生产成本低(< 0.2元/kg颜料)的特点。
(五)煅烧高岭土的表面改性技术
高岭土是一种层状硅酸盐矿物。粉碎后的高岭土是表面带有羟基和含氧基团的片状颗粒，呈酸性。煅烧超细煅烧高岭土具有较强的酸性和表面极性。当用作塑料、橡胶、电缆、涂料的填料和颜料，以及作为化学载体时，为了改善煅烧高岭土与基材的相容性或分散性，提高其应用性能，必须对其进行表面处理。
该技术包括煅烧高岭土在以下应用领域的表面改性工艺和配方:①电缆绝缘材料；②PE、PP塑料薄膜；③橡胶制品；④工程塑料；⑤水性涂料；⑥油性涂层；⑦化学载体。
(六)纳米碳酸钙的湿法表面改性技术
纳米碳酸钙的生产和应用在我国越来越受到重视。因为纳米碳酸钙是液相生产的，使用和运输都非常不方便。但当将其制成粉末后，由于颗粒表面能高，不能完全再分散，影响其实际粒径、粒径分布和应用性能。该技术的解决方案是根据不同的用途，对干燥前处于浆料状态的纳米碳酸钙进行表面改性，使纳米碳酸钙干燥后不形成硬团聚，处于良好的分散状态，与有机相或聚合物基体材料或无机相(水相)具有良好的相容性，从而提高其性能，使纳米碳酸钙可以用于更多的环境和领域。该技术在应用领域包括以下两组表面改性工艺和配方:
1)高分子基材(树脂)和油性涂料及油墨。
2)水性涂料和油墨。
二、推广应用
干式连续表面改性技术已在近100家企业得到应用。
三。识别、奖励和专利
鉴定时间:2007年4月17日(中国建筑材料工业协会)。
专利号:ZL 02221135.7(授权公告日期:2003年5月65438日+4月)。
2007年获建材科学技术奖科技进步类二等奖。