改性硅灰石粉研究(立项申请报告)

第一节硅灰石的表面改性研究现状

根据应用的需要有目的的改变硅灰石的表面物理性质或赋予其新的功能，以满足现代新材料、新工艺和新技术发展的需要。硅灰石的表面改性可以使用硅烷、铝酸酯、钛酸酯等偶联剂和硬脂酸等表面活性剂以及不饱和脂肪酸等表面活性剂和有机低聚物或将两种以上的表面活性剂混合使用。

目前，硅灰石表面改性方法主要包括：偶联剂表面改性法、机械力表面化学改性法、表.面无机包覆法、包膜法等。

1、偶联剂表面改性法

这是一种传统常用的表面改性方法，工艺简单，操作方便。依据偶联方法，偶联剂表面改性法分为一般偶联体系和反应偶联体系，前者只添加偶联剂，后者同时加入偶联剂和反应性助偶联剂。常用的偶联剂包括硅烷偶联剂、硬脂酸、铝酸酯、钛酸酯、锆酸酯、甲基丙烯酸、聚乙二醇、铝钛复合及其他复合偶联剂。该法的作用机理为偶联剂分子的一端可与硅灰石表面发生反应，亲水性变为亲油性，形成强固的化学键合，另一端有机物的性质可与高聚物分子发生物理缠绕，改善与聚合物基体的相窖性，从而把两种性质不同的材料牢固结合起来。

硅灰石改性工艺流程图

2、机械力表面化学改性法

该法通过直接碾磨、气流磨、吸附等机械化学效应，对其进行表面改性，机械力可诱导附着在被粉碎、断键的硅灰石、偶联剂表面的自由基或活性点产生机械力化学反应，这样做可强化改性效果。

3、表面无机包覆法

硅灰石的常见表面处理不能改善颗粒被粉碎时形成的锐利棱角、平整解理面对复合材料性能带来的影9L这是因为复合材料中硅灰石的棱角和解理面在和有机物形成界面时，会成为应力集中点，直接影响其填充性能。如果能在硅灰石刚性粒子表面包覆一层纳米级无机颗粒，那么复合材料既可保留纤维状硅灰石刚性粒子所带来的强度，又可以充分利用纳米材料产生的特殊效应，以改善硅灰石和有机物的结合界面。

无机纳米包覆法是近几年来兴起的一种方法。硅灰石作为填料应用于橡胶、塑料时，一般要对其作表面有机改性处理，以增强其与基体的相容性。但表面有机改性不能显著改善颗粒被粉碎时形成的锐利棱角、平整解理面对复合材料性能带来的影响。这是因为复合材料中硅灰石的棱角和解理面在和有机物形成界面时，会成为应力集中点，直接影响其充填性能。如能在刚性粒子表面包覆一层纳米级颗粒，那么复合材料既可保留刚性粒子所带来的强度，又可改善颗粒和有机物的结合界面。

4、颜料包膜

颜料包膜是近年来兴起的表面处理技术，包括气相包膜、液相包膜和干法包膜。液相包膜存在工艺复杂、设备投资大、能耗高等缺点。气相包膜、固相包膜具有流程短、操作简便、设备投资少、成本低等优点。但气相包膜对于处理剂的选择有一定的局限性。研究表明，选择合适的无机、有机表面处理剂，对改善硅灰石粉的分散性和流动性有显著的效果。固相包膜是通过固体微粒与固体微粒接触混合、研磨达到改性的目的。其特点是灵活多变、容易控制、操作简便、能耗低、无环境污染。只要包膜剂选择合适，对硅灰石粉的消色率、白度等重要指标的提高十分显著。

第二节表面改性硅灰石的应用进展及前景

改性硅灰石粉主要用于电缆、橡胶塑料、树脂等的功能性填料和补强剂等。

改性针状硅灰石超细粉应用于工程塑料作填料的主要作用是：改善塑料制品的力学性能和抗老化性能；改善塑料制品的功能强度，起补强、增强作用；提高制品的尺寸稳定性；调整塑料的流变性能；替代价格较贵的玻璃纤维作填料，可部分替代价格高的塑料用量，从而降低制品成本。

超细改性的硅灰石是优良的橡胶增强、增韧填充原料，可以在某些领域代替昂贵的白炭黑，有很好的开发应用前景。

多家工程塑料生产企业的使用结果表明，改性针状硅灰石超细粉应用于工程塑料效果显著，是目前硅灰石产品附加值最高的应用领域。上海、南京、北京、苏州、浙江建德等地的10多家企业已在批量使用该产品。无疑，将改性针状硅灰石超细粉应用于工程塑料会有良好的市场前景。

第三节改性硅灰石粉市场供需现状及预测

1、市场供需变化

2003-2010年中国改性硅灰石粉产量变化