?表面改性對(duì)無(wú)機(jī)填料分散性能的影響及表征

文章出處：常見(jiàn)問(wèn)題責(zé)任編輯：東莞東超新材料科技有限公司發(fā)表時(shí)間：2024-11-13

　　
無(wú)機(jī)填料作為一種重要的功能性材料，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，無(wú)機(jī)填料本身的表面特性往往限制了其在復(fù)合材料中的有效分散和應(yīng)用。為了提高無(wú)機(jī)填料的綜合性能，表面改性技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。通過(guò)對(duì)無(wú)機(jī)填料進(jìn)行表面改性，可以改善其與基體材料的相容性，從而提高復(fù)合材料的整體性能。

表面改性表征方法大體上可以分為直接法和間接法。
所謂直接法就是通過(guò)測(cè)定表面改性后填料的表面物理化學(xué)性質(zhì)，如表面潤(rùn)濕性、表面能、在極性/非極性介質(zhì)中的分散性、表面改性劑的包覆量、表面結(jié)構(gòu)、形貌和表面化學(xué)組成等來(lái)表征改性的效果。
間接法就是通過(guò)測(cè)定表面改性后填料在確定應(yīng)用領(lǐng)域中的應(yīng)用性能。由于填料表面改性的目的性很強(qiáng)，因此，間接法對(duì)于填料表面改性效果的評(píng)價(jià)非常重要。

（1）潤(rùn)濕接觸角

接觸角是潤(rùn)濕性的主要阿判據(jù)，固體物料在水中的接觸角越大，疏水性越好。盡管測(cè)定接觸角的方法很多，如角度測(cè)量法、長(zhǎng)度測(cè)量法、毛細(xì)管滲透速度法等，但是由于很難找到完全干凈的表面以及潤(rùn)濕接觸角的滯后現(xiàn)象，難以準(zhǔn)確測(cè)定出接觸角。因此，在研究中可采用一些簡(jiǎn)便方法來(lái)測(cè)定試樣的疏水性或潤(rùn)濕性，如透水速度。

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（2）活化指數(shù)
無(wú)機(jī)填料一般相對(duì)密度較大，而且表面呈極性狀態(tài)，在水中自然沉降；而經(jīng)表面改性處理的無(wú)機(jī)填料，表面由極性變?yōu)榉菢O性，對(duì)水呈現(xiàn)較弱的非浸潤(rùn)性。這種非浸潤(rùn)性的細(xì)小顆粒，由于巨大的表面張力，在水中漂浮不沉。根據(jù)這一現(xiàn)象，提出“活化指數(shù)”的概念，用H表示，其含義用下式表示：H=樣品中漂浮部分的重量（g）/樣品總重量（g）。

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H由0-1.0的變化過(guò)程，反映出填料粉體表面活化程度由小至大。表面改性劑的用量可參考“活化指數(shù)”來(lái)確定。所謂最佳用量，即表面改性劑在填料顆粒表面上，覆蓋單分子層的用量，大于此用量，將形成多層物理吸附的界面薄弱層，從而引起填充物的強(qiáng)度下降；低于此用量，則填料顆粒表面處理不完全，反映在活化指數(shù)的變化曲線上，如上圖所示。

（3）粒度分布與顆粒形貌
填料表面改性后粒度大小和分布的變化，能夠反映改性過(guò)程中粒子是否發(fā)生團(tuán)聚，特別是是否發(fā)生了硬團(tuán)聚，因?yàn)閳F(tuán)聚將會(huì)影響改性后填料的應(yīng)用性能。當(dāng)前測(cè)定填料粉體粒度及其分布的主要儀器有沉降式、激光粒度分析儀，庫(kù)爾特計(jì)數(shù)器及用于測(cè)定比表面積的透過(guò)法和BET法。

關(guān)于粒徑測(cè)量：對(duì)于疏水性的改性劑,測(cè)量粒度分布時(shí)可使用乙醇為分散媒介。

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需要說(shuō)明的是，由于各種粒度測(cè)試儀器、方法的物理基礎(chǔ)不同，相同樣品測(cè)得的粒度的物理意義和粒度大小及其分布也不盡相同，因此在用粒度大小和分布來(lái)表征改性效果時(shí)，一定要采用相同的方法和儀器。

（4）吸附類(lèi)型及包覆量
吸附類(lèi)型可通過(guò)脂肪提取器（帶電動(dòng)攪拌和回流冷凝裝置的三口燒瓶）或熱水洗滌來(lái)測(cè)定。在填料粉體顆粒表面化學(xué)吸附的表面改性劑分子比物理吸附牢固，在強(qiáng)烈攪拌或與其他組分混合時(shí)不易脫落，采用脂肪提取器時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)，甲苯提取量越大，說(shuō)明物理吸附越多，在吸附表面所占的比例越大。　

包覆量是指一定質(zhì)量的填料粉體表面所吸附的表面改性劑的質(zhì)量，用%或者mg/g表示。另外，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用漫反射紅外傅立葉轉(zhuǎn)換光譜法定量分析包覆無(wú)機(jī)粉體填料方面也取得了一些進(jìn)展。

東超新材通過(guò)復(fù)合搭配、表面改性、干濕法一體化等技術(shù)，將不同類(lèi)型、不同形態(tài)和不同尺寸的導(dǎo)熱粉體糅合，形成一種高性能的導(dǎo)熱粉體，可以提高粉體在有機(jī)硅、聚氨酯、環(huán)氧、丙烯酸、塑料等體系的填充率，形成致密的熱路徑，從而降低體系的粘度，促進(jìn)填料之間的協(xié)同作用，獲得更好的導(dǎo)熱性。欲咨詢(xún)具體推薦方案。?

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