超細粉體具有常規(guī)材料難以比擬的優(yōu)異性能，在先進陶瓷、微電子、航天航空、生物制藥、光學檢測等領域獲得了廣泛的應用，但由于穩(wěn)定性低、易發(fā)生團聚和難于分散，需要對超細粉體進行適當?shù)谋砻嫣幚硪愿纳祁w粒的表面特性和提高其分散性能，達到應用要求。

一、粉體表面改性方法

粉體表面改性方法是指改變非金屬礦物粉體表面或界面的物理化學性質(zhì)的方法，主要有表面物理涂覆、化學包覆、無機沉淀包覆或薄膜、機械力化學、化學插層等。目前工業(yè)上粉體表面改性常用的方法主要有表面化學包覆改性法、沉淀反應改性法、機械化學改性法和復合法。

1、表面化學包覆改性法

表面化學包覆改性法是目前最常用的粉體表面改性方法，是利用有機表面改性劑分子中的官能團在顆粒表面吸附或化學反應對顆粒表面進行改性。改性工藝可分為干法和濕法兩種。

所用表面改性劑主要有偶聯(lián)劑（硅烷、鈦酸酯、鋁酸酯、鋯鋁酸酯、有機絡合物、磷酸酯等）、表面活性劑（高級脂肪酸及其鹽、高級胺鹽、非離子型表面活性劑、有機硅油或硅樹脂等)、有機低聚物及不飽和有機酸等）。

2、沉淀反應法

沉淀反應法是利用化學沉淀反應將表面改性物沉淀包覆在被改性顆粒表面，是一種“無機/無機包覆”或“無機納米/微米粉體包覆”的粉體表面改性方法。

應用案例有：云母粉表面包覆TiO2制備珠光云母顏料、鈦白粉表面包覆 SiO2和Al2O3。

3、機械力化學改性法

機械力化學改性法是利用超細粉碎過程及其他強烈機械力作用有目的地激活顆粒表面，使其結構復雜或無定形化，增強它與有機物或其他無機物的反應活性。機械化學作用可以增強顆粒表面的活性點和活性基團，增強其與有機基質(zhì)或有機表面改性劑的使用。以機械力化學原理為基礎發(fā)展起來的機械融合技術，是一種對無機顆粒進行復合處理或表面改性，如表面復合、包覆、分散的方法。

4、化學插層改性法

化學插層改性法是指利用層狀結構的粉體顆粒晶體層之間結合力較弱（分子鍵或范德華鍵）或存在可交換陽離子等特性，通過化學反應或離子交換反應改變粉體的性質(zhì)的改性方法。因此，用于插層改性的粉體一般來說具有層狀或似層狀晶體結構，如蒙脫土、高嶺土等層狀結構的硅酸鹽礦物或粘土礦物以及石墨等。用于插層改性的改性劑大多為有機物，也有無機物。

5、復合改性法

復合改性法是指綜合采用多種方法（物理、化學和機械等）改變顆粒的表面性質(zhì)以滿足應用的需要的改性方法。

目前應用的復合改性方法主要有物理涂覆/化學包覆、機械力化學/化學包覆、無機沉淀反應/化學包覆等。

二、粉體表面改性工藝

粉體表面改性工藝因表面改性的方法、設備和粉體制備方法而異。目前工業(yè)上應用的表面改性工藝主要有干法工藝、濕法工藝、復合工藝三大類。

1、干法工藝

干法工藝是一種應用最為廣泛的非金屬礦物粉體表面改性工藝。目前對于重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣、高嶺土與煅燒高嶺土、滑石、硅灰石、硅微粉、空心微珠、氫氧化鋁和輕氧化鎂、陶土、陶瓷顏料等，大多采用干法表面改性工藝。

干法工藝優(yōu)點是：簡單、作業(yè)靈活、投資較省以及改性劑適用性好等特點。

2、濕法表面有機改性工藝

濕法表面有機改性工藝一般用于可水溶或可水解的有機表面改性劑以及前段為濕法制粉（包括濕法機械超細粉碎和化學制粉）工藝而后段又需要干燥的場合。

濕法工藝優(yōu)點是：具有表面改性劑分散好、表面包覆均勻等，但需要后續(xù)脫水（過濾和干燥）作業(yè)。

3、機械力化學/化學包覆復合改性工藝

機械力化學/化學包覆復合改性工藝是在機械力作用或細磨、超細磨過程中添加表面改性劑，在粉體粒度減小的同時對顆粒進行表面化學包覆改性的工藝。

復合改性工藝優(yōu)點是：可以簡化工藝，某些表面改性劑還具有一定程度的助磨作用，可在一定程度上提高粉碎效率。

缺點是：溫度難以控制。

4、無機沉淀反應/化學包覆復合改性工藝

無機沉淀反應/化學包覆復合改性工藝是在沉淀反應改性之后再進行表面化學包覆改性，實質(zhì)上是一種無機/有機復合改性工藝。該工藝已廣泛用于復合鈦白粉表面改性。

5、物理涂覆/化學包覆復合改性工藝

物理涂覆/化學包覆復合改性工藝是在對顆粒進行物理涂覆，如金屬鍍膜或覆膜后再進行表面有機化學改性的工藝。

三、表面改性設備

目前工業(yè)上應用的表面改性設備可分為兩大類：

（1）通用的干法表面改性主要有高速加熱式混合機、沖擊式粉體表面改性機、臥式加熱混合機、以及濕法表面改性用的反應釜、可控溫反應罐。

（2）專用粉體表面改性設備，主要有SLG型連續(xù)式粉體表面改性機和PSC型連續(xù)式粉體表面改性機。

四、表面改性劑及其配方

（一）表面改性劑

表面改性劑主要有硅烷偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑等。

1、硅烷偶聯(lián)劑

目前國內(nèi)的產(chǎn)品開發(fā)速度加快，產(chǎn)品品種、質(zhì)量明顯提高，生產(chǎn)能力不僅能滿足國內(nèi)所需，還大量出口歐美和日本市場。

2、鋁酸酯偶聯(lián)劑

目前，相繼開發(fā)了液態(tài)、水溶性鋁酸酯偶聯(lián)劑產(chǎn)品和兼具助磨和改性作用的新產(chǎn)品，不僅應用范圍擴大，而且使用方便。

3、鈦酸酯偶聯(lián)劑

目前，鈦酸酯偶聯(lián)劑開發(fā)了水溶性產(chǎn)品以及針對特定用途的專用分散改性劑和復合改性劑。如用于船舶漆填料和顏料的專用改性劑、無機納米粉體分散與抗團聚改性劑等。

（二）表面改性劑配方

表面改性劑配方是表面改性技術的核心內(nèi)容之一，具有實用價值的表面改性配方大多以發(fā)明專利的方式公開。目前，我國在表面改性配方技術取得了顯著進展。用于涂料、油墨、橡塑功能填料的納米碳酸鈣、空心微珠的表面改性劑配方。用于人造石的重質(zhì)碳酸鈣的表面改性配方；用于無機阻燃填料的氫氧化鎂、氫氧化鋁及其復合無機阻燃和絕緣填料的表面改性劑配方；工程塑料用空心微珠、滑石粉的表面改性配方以及用于涂料、塑料的超細鈦白粉、超細和納米白炭黑、空心微珠的表面改性劑配方等，已全部實現(xiàn)了國產(chǎn)化，促進了相關應用的技術進步和產(chǎn)品升級。

五、粉體表面改性研究進展

目前，粉體表面改性技術成為熱點研發(fā)方向之一。目前取得的進展主要是納米金屬或氧化物、氫氧化物、碳酸鹽表面改性的復合礦物粉體材料，如金屬/空心微珠復合粉體、金屬氧化物/硅灰石復合粉體、納米TiO2/多孔礦物復合粉體、金屬氧化物/重晶石復合粉體、金屬氧化物/云母復合粉體等。

1、金屬/空心微珠

北京航空航天大學采用磁控濺射技術在粉煤灰微珠表面鍍鎳、銅、銀等金屬膜使粉煤灰中的玻璃微珠這種普通的粉體材料的應用價值顯著提高，在航空航天材料領域及其他新材料領域展現(xiàn)良好的應用前景。

2、納米硅酸鋁／硅灰石復合粉體材料。

國家“十一五”科技支撐重點項目“優(yōu)勢非金屬礦資源高效利用技術研究”，開發(fā)了一種表面納米硅酸鋁包覆改性的復合硅灰石礦物纖維。這種表面無機改性后的礦物纖維可以顯著提高其在 PP及PA6中的填充性能，包括沖擊強度、拉伸強度、彎曲強度及熱變形溫度等。

3、納米TiO2/多孔礦物復合粉體。

納米二氧化鈦作為一種光催化劑，具有光催化活性高、化學性質(zhì)穩(wěn)定、使用安全和無毒無害等優(yōu)點，是一種有廣泛應用前景的綠色環(huán)境污染治理材料。負載型納米TiO2復合材料成為該領域研究開發(fā)的熱點。研究使用的載體材料包括多孔玻璃、硅藻土、蛋白土、沸石、凹凸棒石、海泡石等天然或人造多孔無機材料以及金屬和有機物等，其目的是降低生產(chǎn)成本，便于使用，同時提高納米TiO2的吸附捕捉性能和降低其禁帶寬度，以提高其應用性能。

4、其他方面

粉體表面改性其他進展還有表面物理復合型和表面化學復合型活性無機阻燃劑；在冰箱、空調(diào)、塑料管材等應用的沸石載銀、銅抗菌材料；重晶石基復合導電礦物粉體材料；納米氧化鋅或納米氧化鈦/白色礦物抗紫外線復合材料等。