了解更多！重晶石的三種表面改質方法 - 粉體氣流分級機製造商與供應商

重晶石具有密度大、化學性質穩定、無毒性、輻射吸收能力強等優點，得到了廣泛的應用。表面改質已成為改善其性能、擴大其應用範圍的重要手段。

重晶石是一種不可再生資源。重晶石的主要成分是BaSO₄。天然重晶石與理論成分相比，由於同質異象替代，也含有少量的Sr、Pb、Ca等元素。重晶石是一種具有正交晶系的硫酸鹽礦物。其物理、化學性質較穩定。難溶於水和鹽酸。具有密度高、填充性佳、無毒性、無磁性、輻射吸收能力強、光學性能好等優點。它是重要的無機化工產品，廣泛應用於石油化學、建材、塑膠、塗料、橡膠、汽車煞車片等產業。

重晶石作為填料時，可以改善無機/聚合物複合材料的加工性能、物理性能和化學穩定性。這大大減少了樹脂的用量和總成本。但由於重晶石的親水性，與有機聚合物基質的界面性質的差異，以及表面效應的存在。重晶石很難均勻分散在有機物中。重晶石和聚合物之間的物理和化學性質的差異會影響複合材料的整體性能。目前最有效的解決方法是對重晶石進行表面改質。這使得改質劑在其表面形成吸附層或單層膜。這改變了表面特性，提高了分散性和與有機材料的相容性。擴大了其應用範圍，並提高了產品的附加價值。

重晶石的表面改質及其作為填料的應用已得到了廣泛的研究。有哪些可用的表面改質方法？如何選擇合適的改質方法來滿足不同類型重晶石及其特定應用的需求？

目前，重晶石表面改質方法主要有表面化學包覆、機械化學處理、化學沉積等。

1.表面化學塗覆法

表面化學包覆法是利用化學交互作用，將改質劑均勻且穩定地包覆在顆粒表面，進而改變顆粒表面性質。

肖勤等.採用十二烷基硫酸鈉作為改質劑。改質後重晶石顆粒表面形成一層塗層。研究發現，重晶石在煤油中的沉降速率和沈降體積均大大減少。其性質由親水變為親油，接觸角增大至150.8°。週紅等也利用此方法來調節重晶石的疏水性。此方法提高了其在煤油中的分散性，降低了粒度和團聚性。這是由於重晶石表面的不飽和陽離子與硬脂酸和油酸鈉離子反應，形成了具有長碳氫化合物的有機塗層。

表面改質劑要麼吸附在重晶石表面，要麼與表面羥基反應形成化學鍵，形成有機塗層。這可以防止顆粒透過空間排斥力或靜電力聚集，從而提高分散性。這種方法雖然比較複雜，但是也比較有效。因此，為了實現大規模應用，需要進一步優化製程、提高包覆效率。

2. 機械化學法

機械化學法主要利用機械力活化顆粒表面，促使顆粒與改質劑產生化學反應，以達到表麵包覆。

黃向陽等.利用濕球磨法將聚合物分散劑與重晶石原料一起研磨。在機械力作用下，粉末粒徑減小，表面的活化位點有利於分散劑在重晶石表面聚合。減少了引發劑的用量，得到的重晶石活性粉體粒徑細，分散性好，大大提高了塗料的分散性和穩定性。

陳友雙等.利用高速攪拌機的機械力成功地將硬脂酸塗覆到重晶石表面。他們的實驗生產出了活性重晶石粉末，可以取代炭黑作為橡膠中的新型增強材料。他們的研究發現，加入適量的活性重晶石可以改善重晶石/橡膠複合材料的機械性質。這種增強歸因於機械化學改質防止顆粒聚集的能力。它還提高了聚合物基質內的分散性和相容性。

王等人以機械化學濕磨製備重晶石/TiO₂複合材料。結果表明，濕磨過程中釋放的機械能促進了二氧化鈦在重晶石表面的覆蓋。塗層效果受共研磨速度和持續時間等因素的影響。在最佳條件下，重晶石/TiO₂ 複合材料的顏料特性與純 TiO₂ 相當。

重晶石機械化學改質機制：

此方法主要依靠超細研磨等強機械力來有意活化粉末顆粒的表面自由能。這會改變表面結構和特性，導致晶格畸變和位錯。它增強了與改質劑的反應性，提高了粉末活性，確保了更均勻的顆粒分佈，並加強了與基質的界面結合。機械化學改質製程相對簡單、成本低，已廣泛的實際應用。

特別適合粒徑較大的重晶石。然而，對於奈米重晶石，採用單一的機械化學改質方法的效果是有限的。因此，未來的發展應著重於提高粉末和改質劑之間相互作用的均勻性。這減少了所需的改質劑量，透過組合改質技術提高了塗層效果，並引入了新設備。例如氣流磨和蜂窩混合器——以簡化流程、降低能耗並增強環境友善性。

3.化學沉積法

化學沉積法是在顆粒懸浮液中添加改質劑或沉澱劑，改質劑或沉澱劑會反應並沉澱在顆粒表面。沉澱後，經過洗滌、過濾、乾燥、煅燒等工藝，在顆粒表面牢固地形成包覆層。此方法增強了粒子的光學、電學、磁性和熱學特性。

胡興航等將兩種改質粉體漿料透過混合、攪拌、過濾、乾燥、研磨製備了重晶石/二氧化鈦複合顏料。結果表明，經過疏水調控後，重晶石表面均勻地包覆了TiO₂粒子。所得複合顏料的吸油量和遮瑕力與純二氧化鈦相當，可用作替代顏料。

周等人採用化學沉澱法，以TiOSO₄溶液為原料，水解沉澱物形成水解複合物。經過除雜、乾燥、煅燒，得到重晶石/TiO₂複合顆粒。研究發現重晶石和二氧化鈦透過化學相互作用緊密結合。它產生的複合粉末具有均勻緻密的結構，表現出與 TiO₂ 類似的顏料特性。

重晶石化學沉積改質機制：

此方法主要依靠化學反應將改質劑沉積到重晶石顆粒表面，形成一層或多層包覆層。包覆降低了顆粒的表面活性，防止了團聚，提高了重晶石在各種介質中的分散性和穩定性。此方法特別適用於無機表面改質劑。然而，反應過程難以控制，實現均勻塗層仍然是一個挑戰。因此，需要進一步研究影響沉積均勻性的製程參數和潛在機制，以提高製程的可控性。