中國粉體網(wǎng)訊 粉石英是一種天然的粉狀石英質(zhì)礦物，是一種以 SiO2 為主要成分的非金屬礦物資源，被廣泛用于陶瓷、電瓷、化工、鑄造、建材等領(lǐng)域。
粉石英的物理化學(xué)性能
粉石英的化學(xué)成分依產(chǎn)地而異。一般SiO2含量都在98%以上，雜質(zhì)有Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2等。采用一定提純工藝，其SiO2含量可達(dá)99.95%，F(xiàn)e2O3可降至0.001%。
（粉石英化學(xué)成分表）
天然粉石英外觀為白色、灰白色或淡黃白色，呈疏松粉狀，受鐵及其他雜質(zhì)污染時，顏色呈黃色或棕紅色。白度為50~70。能吸水分，飽和吸水率為30%左右，吸水后，呈疏松狀而不具粘性和可塑性。在水中形成混濁，靜置時發(fā)生重力沉降。天然含水量為7%-10%。熔點為1770-790℃，小于75μm的粉石英其比表面積為1635cm2/g，莫氏硬度為7，折光率為1.55，pH值為7。
粉石英表面改性劑
粉石英常用的表面改性試劑主要為偶聯(lián)劑。用硅烷偶聯(lián)劑（KH-550，KH-560，KH-570等）能獲得較好的效果，也可用鈦酸酯、鋁酸酯或磷酸酯偶聯(lián)劑等。
在使用偶聯(lián)劑前需要預(yù)先稀釋，這樣可以獲得更好的改性效果。在改性過程中會產(chǎn)生一些聚合顆粒，必須除去，否則會影響改性產(chǎn)品的質(zhì)量和應(yīng)用效果。
粉石英表面改性方法
粉石英表面改性的方法主要有濕法和干法兩種。濕法工藝較復(fù)雜，成本高，工業(yè)化生產(chǎn)很少采用；干法工藝不需后處理，成本低，是礦物填料表面改性的主要方法。
干法工藝是先將粉石英填料加入到改性設(shè)備中進(jìn)行預(yù)熱干燥，在預(yù)熱過程中加入改性助劑，調(diào)整粉石英表面電位，使偶聯(lián)劑能更好地與粉石英表面產(chǎn)生化學(xué)鍵合，然后加入偶聯(lián)劑在一定的工藝條件下進(jìn)行改性。
粉石英表面改性工藝條件
（1）改性劑用量
偶聯(lián)劑用量低于1.2%時，偶聯(lián)劑在表面不能形成完全包用鋁酸酯。鋁酸酯用量達(dá)1.2%時，其粘度幾乎不隨偶聯(lián)覆。超過1.2%用量時，偶聯(lián)劑在粉石英填料表面形成多分子層包覆，影響改性效果。
只要偶聯(lián)劑能在填料顆粒表面形成單分子層包覆，就能獲得理想的改性效果。隨偶聯(lián)劑用量的增加，活性粉石英的粘度逐漸降低，且粘度變化逐漸趨于平緩。
（2）改性溫度
100～140℃，改性效果最好，適當(dāng)?shù)母男詼囟瓤梢源龠M(jìn)二氧化硅表面的硅醇基與硅烷偶聯(lián)劑表面的硅醇基發(fā)生較強(qiáng)的化學(xué)鍵合反應(yīng)，提高粉石英的改性效果。但溫度過高易使硅烷偶聯(lián)劑產(chǎn)生分解、揮發(fā)或炭化，且對設(shè)備要求較高，增加成本。溫度過低不僅反應(yīng)時間較長，而且影響包覆率。
（3）改性時間
延長20min，效果最佳，適當(dāng)延長改性時間對提高改性效果是有利的。一般說來，改性溫度越高，攪拌速度越快，所需的時間較短。當(dāng)改性時間延長到20min時，改性效果最佳，但再延長時間，因強(qiáng)烈機(jī)械作用（如摩擦、剪切力等會導(dǎo)致局部解吸），其效果變化不大，甚至有可能降低。
改性時間一定時，提高攪拌速度有利于改善偶聯(lián)劑的分散效果，使其在粉石英表面充分包覆，提高改性效果。攪拌速度增加到900r/min時，改性效果最佳，但攪拌速度達(dá)到1400r/min時，改性效果反而降低。其原因是由于過度的攪拌速度，強(qiáng)烈的摩擦和剪切作用力使包覆在粉石英表面的偶聯(lián)劑脫附，從而使改性效果變差。
粉石英改性效果評價
粉石英改性主要通過改變填料對有機(jī)聚合物的相容性，以達(dá)到降低填料-聚合物混合體系的粘度，增加填充量，改善填料在聚合物中的浸潤性和分散性，消除化學(xué)和機(jī)械破壞點及提高制品物理力學(xué)性能的目的。因此，通常把粘度和浸潤性作為粉石英改性效果的主要技術(shù)指標(biāo)。另外，還可用活化指數(shù)、紅外光譜等方法來評價粉石英的改性效果。
（1）粘度
改性填料添加到聚合物后，與未改性填料所得到的混合物相比，其粘度會顯著降低。在相同試驗條件下，與未改性粉石英相比，當(dāng)填料量∶環(huán)氧樹脂量≥2.0:1時，混合體系的粘度明顯下降，且對不同偶聯(lián)劑改性的粉石英，粘度下降幅度不同。
（2）浸潤性
浸潤性包括滲透時間、浸潤角、浸潤點（吸油率）等指標(biāo)，是衡量填料與聚合物之間相容性好壞的主要指標(biāo)之一。浸潤性好的填料，在聚合物中的流動性好，易于分散，混料容易且均勻，不易出現(xiàn)聚合顆粒。通常改性后的粉石英對水滴的滲透時間變長，浸潤角變大，由親水性變?yōu)槭杷�，由極性變?yōu)榉菢O性；對油滴的滲透時間變短，浸潤角變小，浸潤點變小，由疏油性變?yōu)橛H油性。但有些含有極性基團(tuán)（如氨基、羥基、環(huán)氧基等）的硅烷偶聯(lián)劑（如KH-550，KH-560）對粉石英改性，其表面能較高，仍具有親水性。
（3）活化指數(shù)
無機(jī)粉體一般相對密度較大，且表面呈極性狀態(tài)，在水中自然沉降，有機(jī)表面改性劑是非水溶性的表面活性劑。經(jīng)表面改性處理后的無機(jī)粉體，表面由極性變?yōu)榉菢O性，對水呈現(xiàn)出較強(qiáng)的非浸潤性。非浸潤性的小顆粒在水中時，巨大的表面張力使其如同油膜一樣漂浮不沉。
活化指數(shù)H可表示為：H=樣品中漂浮部分質(zhì)量（g）/樣品總質(zhì)量（g）。根據(jù)該原理，可以用活化指數(shù)來評價粉石英的改性效果。
（4）紅外光譜
紅外光譜較普遍的用途，是根據(jù)譜的吸收頻率的位置和形狀判定未知物，并按吸收的強(qiáng)度來測定其含量。因此可以利用紅外光譜來分析改性粉石英表面新鍵的生成覆蓋情況，以此評價粘石英的改性效果。
粉石英應(yīng)用
農(nóng)藥業(yè)：可濕性粉劑、旱地除草劑、水田除草劑、六麥隆、一偏凈，各種生活農(nóng)藥。
復(fù)合肥料業(yè)：果木、蔬菜、花草、各種農(nóng)作物的復(fù)合肥。
橡膠業(yè)：可做車輛用輪胎、橡膠管、三角皮帶、橡膠滾動、輸送帶、車子墊皮等各種橡膠制品中的填料。
建筑保溫業(yè)：可做屋頂隔熱層、保溫磚、硅酸鈣保溫材料、多孔性煤餅爐、保溫材料、隔音保溫防火裝飾板等保溫、隔熱、隔音建筑材料。
塑料業(yè)：可添加在生活塑料制品、建筑塑料制、農(nóng)用塑料、窗門塑料、各種塑料管道、其它輕重工業(yè)塑料制品中。
油漆涂料業(yè)：可做家具、辦公用油漆、建筑涂料、機(jī)械、家電油漆、油印墨、瀝表、汽車油漆等各種油漆涂料填料。
飼料業(yè)：加工成為禽類、畜類、魚類、鳥類、水產(chǎn)等各種飼料的添加劑。
拋光磨擦業(yè)：打磨車輛中的剎車片拋光、機(jī)械鋼板、木才家具、玻璃、鏡子。
人造革業(yè)：可填加在各種人造皮革和革制品中。
粉石英的表面改性是對礦物填料性質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化，開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域，提高工業(yè)價值和附加值的最有效途徑和最重要的技術(shù)之一。隨著改性技術(shù)及其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，粉石英將會獲得更為廣泛和更為重要的用途。
參考資料：
郝保紅·天然粉石英的開發(fā)利用及深加工
林金輝·粉石英表面改性及效果評價
粉石英如何精深加工
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/小虎）
