第一節(jié) 硅灰石的表面改性研究現(xiàn)狀

根據(jù)應(yīng)用的需要有目的的改變硅灰石的表面物理性質(zhì)或賦予其新的功能，以滿足現(xiàn)代新材料、新工藝和新技術(shù)發(fā)展的需要。硅灰石的表面改性可以使用硅烷、鋁酸酯、鈦酸酯等偶聯(lián)劑和硬脂酸等表面活性劑以及不飽和脂肪酸等表面活性劑和有機(jī)低聚物或?qū)煞N以上的表面活性劑混合使用。

目前，硅灰石表面改性方法主要包括：偶聯(lián)劑表面改性法、機(jī)械力表面化學(xué)改性法、表.面無機(jī)包覆法、包膜法等。

1、偶聯(lián)劑表面改性法

這是一種傳統(tǒng)常用的表面改性方法，工藝簡(jiǎn)單，操作方便。依據(jù)偶聯(lián)方法，偶聯(lián)劑表面改性法分為一般偶聯(lián)體系和反應(yīng)偶聯(lián)體系，前者只添加偶聯(lián)劑，后者同時(shí)加入偶聯(lián)劑和反應(yīng)性助偶聯(lián)劑。常用的偶聯(lián)劑包括硅烷偶聯(lián)劑、硬脂酸、鋁酸酯、鈦酸酯、鋯酸酯、甲基丙烯酸、聚乙二醇、鋁鈦復(fù)合及其他復(fù)合偶聯(lián)劑。該法的作用機(jī)理為偶聯(lián)劑分子的一端可與硅灰石表面發(fā)生反應(yīng)，親水性變?yōu)橛H油性，形成強(qiáng)固的化學(xué)鍵合，另一端有機(jī)物的性質(zhì)可與高聚物分子發(fā)生物理纏繞，改善與聚合物基體的相窖性，從而把兩種性質(zhì)不同的材料牢固結(jié)合起來。

硅灰石改性工藝流程圖

2、機(jī)械力表面化學(xué)改性法

該法通過直接碾磨、氣流磨、吸附等機(jī)械化學(xué)效應(yīng)，對(duì)其進(jìn)行表面改性，機(jī)械力可誘導(dǎo)附著在被粉碎、斷鍵的硅灰石、偶聯(lián)劑表面的自由基或活性點(diǎn)產(chǎn)生機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)，這樣做可強(qiáng)化改性效果。

3、表面無機(jī)包覆法

硅灰石的常見表面處理不能改善顆粒被粉碎時(shí)形成的銳利棱角、平整解理面對(duì)復(fù)合材料性能帶來的影9L這是因?yàn)閺?fù)合材料中硅灰石的棱角和解理面在和有機(jī)物形成界面時(shí)，會(huì)成為應(yīng)力集中點(diǎn)，直接影響其填充性能。如果能在硅灰石剛性粒子表面包覆一層納米級(jí)無機(jī)顆粒，那么復(fù)合材料既可保留纖維狀硅灰石剛性粒子所帶來的強(qiáng)度，又可以充分利用納米材料產(chǎn)生的特殊效應(yīng)，以改善硅灰石和有機(jī)物的結(jié)合界面。

無機(jī)納米包覆法是近幾年來興起的一種方法。硅灰石作為填料應(yīng)用于橡膠、塑料時(shí)，一般要對(duì)其作表面有機(jī)改性處理，以增強(qiáng)其與基體的相容性。但表面有機(jī)改性不能顯著改善顆粒被粉碎時(shí)形成的銳利棱角、平整解理面對(duì)復(fù)合材料性能帶來的影響。這是因?yàn)閺?fù)合材料中硅灰石的棱角和解理面在和有機(jī)物形成界面時(shí)，會(huì)成為應(yīng)力集中點(diǎn)，直接影響其充填性能。如能在剛性粒子表面包覆一層納米級(jí)顆粒，那么復(fù)合材料既可保留剛性粒子所帶來的強(qiáng)度，又可改善顆粒和有機(jī)物的結(jié)合界面。

4、顏料包膜

顏料包膜是近年來興起的表面處理技術(shù)，包括氣相包膜、液相包膜和干法包膜。液相包膜存在工藝復(fù)雜、設(shè)備投資大、能耗高等缺點(diǎn)。氣相包膜、固相包膜具有流程短、操作簡(jiǎn)便、設(shè)備投資少、成本低等優(yōu)點(diǎn)。但氣相包膜對(duì)于處理劑的選擇有一定的局限性。研究表明，選擇合適的無機(jī)、有機(jī)表面處理劑，對(duì)改善硅灰石粉的分散性和流動(dòng)性有顯著的效果。固相包膜是通過固體微粒與固體微粒接觸混合、研磨達(dá)到改性的目的。其特點(diǎn)是靈活多變、容易控制、操作簡(jiǎn)便、能耗低、無環(huán)境污染。只要包膜劑選擇合適，對(duì)硅灰石粉的消色率、白度等重要指標(biāo)的提高十分顯著。

第二節(jié) 表面改性硅灰石的應(yīng)用進(jìn)展及前景

改性硅灰石粉主要用于電纜、橡膠塑料、樹脂等的功能性填料和補(bǔ)強(qiáng)劑等。

改性針狀硅灰石超細(xì)粉應(yīng)用于工程塑料作填料的主要作用是：改善塑料制品的力學(xué)性能和抗老化性能；改善塑料制品的功能強(qiáng)度，起補(bǔ)強(qiáng)、增強(qiáng)作用；提高制品的尺寸穩(wěn)定性；調(diào)整塑料的流變性能；替代價(jià)格較貴的玻璃纖維作填料，可部分替代價(jià)格高的塑料用量，從而降低制品成本。

超細(xì)改性的硅灰石是優(yōu)良的橡膠增強(qiáng)、增韌填充原料，可以在某些領(lǐng)域代替昂貴的白炭黑，有很好的開發(fā)應(yīng)用前景。

多家工程塑料生產(chǎn)企業(yè)的使用結(jié)果表明，改性針狀硅灰石超細(xì)粉應(yīng)用于工程塑料效果顯著，是目前硅灰石產(chǎn)品附加值最高的應(yīng)用領(lǐng)域。上海、南京、北京、蘇州、浙江建德等地的10多家企業(yè)已在批量使用該產(chǎn)品。無疑，將改性針狀硅灰石超細(xì)粉應(yīng)用于工程塑料會(huì)有良好的市場(chǎng)前景。

第三節(jié) 改性硅灰石粉市場(chǎng)供需現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)

1、市場(chǎng)供需變化

2003-2010年中國(guó)改性硅灰石粉產(chǎn)量變化