無(wú)機(jī)填料在復(fù)合材料領(lǐng)域中占一個(gè)很重要的位置。然而，大多數(shù)的無(wú)機(jī)礦物填充物和聚合物相容性差，很難在聚合物基體中分散均勻。

例如硅灰石，硅灰石是一種具有特殊針狀結(jié)構(gòu)的鏈狀硅酸鹽礦物。由于其具有無(wú)毒，較高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。

但由于硅灰石的表面與聚丙烯表面性質(zhì)不同，無(wú)法與聚丙烯等高聚物很好地結(jié)合，且硅灰石在與高聚物熔融擠出過程中容易發(fā)生團(tuán)聚，導(dǎo)致硅灰石在高聚物中分散不均勻，影響復(fù)合材料的力學(xué)性能，因此以其作為共混填料之前需對(duì)硅灰石進(jìn)行表面改性處理，增加硅灰石與聚丙烯的相容性，從而獲得綜合性能更優(yōu)異的聚丙烯基復(fù)合材料。

硅灰石/聚丙烯復(fù)合材料

常用的改性方法有物理表面改性法，化學(xué)表面改性法，機(jī)械力化學(xué)改性法，沉淀反應(yīng)改性法，高能表面改性法等。

填料表面改性效果表征

表面改性效果的評(píng)價(jià)方法可以分為直接評(píng)價(jià)法和間接評(píng)價(jià)法。

一、直接評(píng)價(jià)法

直接評(píng)價(jià)法就是通過表面改性前后填料的表面物理化學(xué)性質(zhì)變化來(lái)表征和評(píng)價(jià)顆粒表面改性的效果，比如親水親油性，接觸角大小，分散性，吸油值，黏度等。

1.活化指數(shù)

活化指數(shù)的表征是以水為介質(zhì)。樣品中漂浮部分的重量與樣品總重量的比即為活化指數(shù)。

一般情況下，未改性硅灰石粉體的活性指數(shù)為0，經(jīng)過改性后硅灰石的表面由親水向親油性發(fā)生轉(zhuǎn)變，硅灰石的活化指數(shù)變大。

2.界面接觸角

接觸角是在氣、液、固三相的交界處由固、液界面張力與液、氣界面張力的夾角，接觸角的大小可以表征固體被液體潤(rùn)濕的程度。

一般情況下表面有機(jī)改性后的硅灰石水接觸角增大。

3.沉降體積

沉降體積是體現(xiàn)粉體分散穩(wěn)定性的一個(gè)重要指標(biāo)。

若改性粉體分散性好，則粒子間不易發(fā)生團(tuán)聚，沉降體積較大。相反，若粉體分散性較差，說(shuō)明粒子間容易發(fā)生團(tuán)聚，則沉降體積較小，改性效果差。

4.吸油值

吸油值是表征粉體改性效果的重要指標(biāo)。在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)填料用吸油值這個(gè)指標(biāo)來(lái)大致預(yù)測(cè)填料對(duì)樹脂的需求量。

顆粒相同的填料，帶空隙的比不帶空隙的填料顆粒吸油值要髙，所以油吸附量小的填料在樹脂中的用量就可增加。

5.黏度

黏度同樣是表征粉體分散性的重要指標(biāo)。未改性的硅灰石在蒸餾水流動(dòng)性差，因此黏度較大，而改性后的硅灰石表面由親水性變?yōu)橛H油性，流動(dòng)性增強(qiáng)，黏度變小。

二、間接評(píng)價(jià)法

間接評(píng)價(jià)法是通過改性硅灰石實(shí)際填充應(yīng)用后的性能來(lái)考察改性效果。

例如由于以上幾種直接評(píng)價(jià)方法與復(fù)合材料的力學(xué)性能并沒有直接關(guān)系，當(dāng)選用改性最好的填料填充到聚合物中未必能獲得力學(xué)性能最好的復(fù)合材料，因此對(duì)填料進(jìn)行表面處理時(shí)，不能單純追求活化度或水接觸角的提高而忽略它最終的使用性能，應(yīng)兼二者之間的協(xié)調(diào)作用，充分發(fā)揮表面改性劑對(duì)復(fù)合材料綜合性能的改善作用。

由于粉體表面改性的目的主要是為了提高它的應(yīng)用價(jià)值，因此間接評(píng)價(jià)法就顯得格外重要，是評(píng)價(jià)表面改性粉體應(yīng)用價(jià)值的重要依據(jù)。

參考來(lái)源

馬震.硅灰石填充聚丙烯復(fù)合材料的制備與性能研究

鄭水林等.硅灰石表面無(wú)機(jī)改性及其在聚丙烯中的應(yīng)用

梁宇.聚丙烯/硅灰石復(fù)合材料的制備及性能研究

百度百科、中國(guó)粉體網(wǎng)