改性,或是粉体行业破除内卷的新出路!(粉体改性机) 99xcs.com改性会议:2025年功能粉体表面改性技术应用创新发展大会将于11月8日在南京召开,报名请关注V信公众号《粉体技术网》,涉及非金属矿粉体企业:碳酸钙、方解石粉、硅微粉、滑石、重晶石、硫酸钡、硅灰石、高岭土、膨润土、云母、硅藻土、凹凸棒石、海泡石、电气石粉等;功能性粉体企业:氢氧化镁、氢氧化铝、氧化铝、钛白粉、白炭黑、氧化铁红、珠光云母、导热填料、氧化锌、勃姆石、粉煤灰、碳化硅、氮化硅、氧化铝、玻璃微珠、铝粉、铜粉、纳米粉体等;硬脂酸、偶联剂等药剂和改性设备企业;塑料、橡胶、涂料等粉体材料下游应用企业。

近两年,各行业陷入“内卷式”竞争,粉体行业也不例外。

内卷的根本原因,在于供给过剩、在于同质化、在于缺乏创新。

像碳酸钙、滑石、高岭土、膨润土、石墨等原材料行业,由于政策调控、产能过剩及下游需求萎缩等原因,低端产品同质化竞争严重,价格战普遍,部分企业生存艰难,进而导致行业内卷严重。

中低端市场饱和,但高端粉体材料却很紧缺。例如,新能源、电子信息、半导体、人工智能等新兴领域对功能粉体、新材料的需求近几年却是处于高速增长阶段。

这就导致了如今的局面:普通粉体无人问津,高端粉体求之不得。例如,售价15000元/吨的球形硅微粉,供不应求。

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如何把普通粉体变成高端的功能粉体呢,答案就是改性。

粉体改性是指用物理、化学、机械等方法对粉体进行处理,根据应用的需要有目的的改变粉体的物理化学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。

粉体改性的作用和目的,主要有以下8个方面:

1、改善相容性,增强分散性

在塑料、橡胶、胶粘剂等高分子材料工业及高聚物基复合材料领域中,无机矿物填料占有很重要的地位。但由于无机粉体填料与基质,即有机高聚物的表面或界面性质不同,相容性较差,因而难以在基质中均匀分散,直接或过多地填充往往容易导致材料的某些力学性能下降以及易脆化等缺点。因此,必须对无机粉体填料表面进行改性,以改善其表面的物理化学特性,增强其与基质,即有机高聚物或树脂等的相容性和在有机基质中的分散性,以提高材料的机械强度及综合性能。

表面改性是无机填料由一般增量填料变为功能性填料所必需的加工手段之一,同时也为高分子材料及有机无机复合材料的发展提供了新的技术方法,这是粉体表面改性最主要的目的之一。

2、提高颜填料分散性,改善材料性能

涂料的着色颜料和体质颜料多为无机粉体,为了提高其在有机基质油漆或涂料中的分散性,要对其进行表面改性,以改善其表面的湿润性,增强与基体的结合力。

在新发展的具有电、磁、声、热、光、抗菌防霉、防腐、防辐射、特种装饰等功能的所谓特种涂料中的填料和颜料不仅要求粒度超细,而且要求具有一定的功能。因此,必须对其进行表面处理。

此外,为提高某些颜料的耐候性、耐热性以及遮盖力和着色力等,用一些性能较好的无机物包覆,如用氧化铝、二氧化硅包覆钛白粉可改善其耐候性等性能。

3、提高应用性能,拓宽市场

未经表面改性的粉体产品,只能作为传统的填充材料,其应用领域和用量都会受到一定的限制。通过表面改性,普通粉体则摇身一变成了多功能的改性材料。

例如,表面包覆二氧化硅的碳酸钙,可部分代替白炭黑及补充白炭黑在某些性能上的不足;表面包覆金属的轻质碳酸钙,可提高橡胶制品的某些特殊性能;表面包覆二氧化钛的碳酸钙复合材料,可在一定程度上可替代钛白粉;用磷酸盐、铝酸盐、硅酸盐或钡盐处理等处理,可制备耐酸型碳酸钙。

4、赋予产品珠光效应

当今许多高附加值产品要求有良好的光学效应和视觉效果,使制品更富色彩。这就需要对一些粉体原料进行表面处理,以赋予制品良好的光泽和装饰效果。

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如白云母粉经氧化钛、氧化铬、氧化铁、氧化锆等金属氧化物进行表面改性后用于化妆品、塑料制品、浅色橡胶、油漆、特种涂料、皮革等,可赋予这些制品珠光效应,显著提高了这些产品的价值。

5、提高产品附加值

例如,通过表面改性,碳酸钙界面亲和性良好,吸油值降低,可更好地应用于塑料、涂料、橡胶、造纸、密封胶、透气膜等高端领域,提高产品品质,同时进一步降低应用企业的生产成本。

经表面改性后的碳酸钙,使用效果显著提升,用户体验好,产品价格自然随之增加。

6、赋予功能特性

在许多层状晶体结构的粉体材料中,利用晶体层之间较弱的分子键连接或层间离子的可交换性而进行的插层改性,可产生一种新型的矿物层间化合物,如粘土层间化合物和石墨层间化合物。这些层间化合物具有原矿物粉体所不具有的新的物化性质或功能。

石墨经过层间化学处理制成的层间化合物,其性质大大优于石墨,具有耐高温、抗热震、防氧化、耐腐蚀、润滑性和密封性等优良性能或功能,是制备新型导电材料、电极材料、储氢材料、柔性石墨、密封材料的原料,其应用范围已扩大到冶金、石油、化工、机械、航空航天、原子能、新型能源等领域。

膨润土层间有机改性后的有机膨润土在非极和弱极性溶剂中也显示出良好的膨胀、吸附、触变和粘结等特性,价格可以卖到5000-15000元/吨。

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7、提高粉体吸附、催化等特性

对于吸附和催化粉体材料,为了提高其吸附和催化活性以及选择性、稳定性、机械强度等性能,也需要对其进行表面处理或表面改性。

例如,在活性炭、硅藻土、氧化铝、硅胶、海泡石、沸石等粉体表面通过浸渍法负载金属氧化物、碱或碱土金属、稀土氧化物以及铜、银、金、铝、钻、铂、把、镍等金属或贵金属。

8、让纳米粉体成为真正的“纳米粉体”

纳米粉体是在微米粉体基础上发展的一种新的粉体材料,具有良好的应用前景。但是纳米粉体的比表面积大,表面原子数多,表面能高,在制备、储运和使用过程中很容易团聚形成二次、三次或更大的颗粒,从而不能发挥其应有的纳米效应。

因此,纳米粉体的表面处理或表面改性对改善和提高纳米粉体的应用性能、加速其工业应用具有至关重要的意义。

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