在高聚物基料中添加硅微粉填料，不僅可降低高分子材料成本，還可提高材料的尺寸穩定性，并賦予材料抗壓、抗沖擊、耐腐蝕、阻燃、絕緣性等特殊的物理化學性能。
如何提高硅微粉在高聚物中的流動性，降低其粘度，提高整體填充率一直是行業內比較熱門的研究方向，而硅微粉的這些性能，很大程度上取決于其吸油值的大小。
吸油值也稱樹脂吸附量，表示填充劑對樹脂吸收量的一種指數。在實際應用中，大多數填料用吸油值這個指標來大致預測填料對樹脂的需求量。吸油值不同，則粉體填料的粒度、比表面積、分散性、潤濕程度、吸附性能不同，從而影響粉體與高聚物作用的相容性，所以吸油值直接影響材料質量、性能及用途。
圖1 粉體吸收油的兩種主要形態
吸油值與粉體的大小、形狀、分散與凝聚程度、比表面積及顆粒的表面性質有關。但由于硅微粉主要作為填充料用于相關行業，對粒徑的要求很高，故通過增大粒徑來降低比表面積從而降低吸油值的方式有一定的局限性。因此，由圖1可知，如何減少硅微粉顆粒表面和空隙的油（樹脂）是降低其吸油值的關鍵。
1、試驗方法
?。?）實驗原料
天然石英原礦分別通過球磨、振動磨、氣流磨分級系統制作的平均粒徑在2.5-3.0μm的超細硅微粉；
平均粒徑為20±0.5μm硅微粉成品及其產生的布袋除塵粉；
三種平均粒徑為20±0.5μm的硅微粉（普通硅微粉、鋁酸酯改性劑改性后的硅微粉、硅烷偶聯劑改性后的硅微粉）。
2、研磨設備對硅微粉吸油值的影響
表1 不同研磨分級設備生產硅微粉粒徑分布及吸油值
由表1可知，球磨機、振動磨和氣流磨所得硅微粉樣品的平均粒徑差別不大，故可認為三者因粒徑引起的吸油值變化不大。但三者的吸油值檢測結果為：氣流磨>球磨機>振動磨，主要是振動磨硅微粉樣品在整個體系中粗細微粉分布較好，細顆粒較好的填充中粗顆粒之間，增大了整個體系的填充性，使得分布在顆?？障吨械挠蜏p少，從而整體降低了整個系統的吸油值。
表2 不同研磨分級設備生產硅微粉的振實密度
由表2可知，振動磨硅微粉樣品的振實密度最高，進一步驗證良好的粒徑分布可有效降低粉體間的空隙率，提高粉體填充性。
3、原有粉體系統中添加微粉對硅微粉吸油值的影響
表3 硅微粉成品及布袋除塵粉粒徑分布
表3為20±0.5μm硅微粉成品和其生產過程中布袋產生的除塵粉的粒徑分布，圖2為硅微粉成品中按不同比例添加布袋除塵粉引起的吸油值變化（此舉為模擬生產過程中調節風門和分級頻率控制旋風收集和布袋除塵出料比）。
圖2 硅微粉成品中添加布袋除塵粉引起的吸油值變化
由圖2可知，當布袋除塵粉添加量控制在4%左右時，能夠有效填充硅微粉成品中顆粒與顆粒產生的空隙，從而降低系統吸油值。但隨著布袋除塵粉的持續增加，系統吸油值迅速升高，這是因為在硅微粉成品顆粒填充飽和后，新的布袋除塵粉之間又形成新的顆粒間隙，同時微粉粒徑較小，比表面積較大，表面能升高，其表面也具有較高的吸油能力，造成系統吸油值升高。
在實際生產中，可通過調節分級頻率和風門大小來控制硅微粉顆粒大小比例，從而降低硅微粉成品的整體吸油值。
4、改性劑對硅微粉吸油值的影響
圖3 不同硅微粉在電子顯微鏡下的分散狀況
圖3為平均粒徑為20±0.5μm硅微粉、鋁酸酯改性劑改性后的硅微粉、硅烷偶聯劑改性后的硅微粉在電子顯微鏡下的照片，由圖可知，硅微粉分散性大小為硅烷偶聯劑改性后的硅微粉>鋁酸酯改性劑改性后的硅微粉>平均粒徑為20±0.5μm硅微粉。
表4 不同改性硅微粉產品的吸油值
表4為平均粒徑為20±0.5μm硅微粉、鋁酸酯改性劑改性后的硅微粉、硅烷偶聯劑改性后的硅微粉吸油值對比：平均粒徑為20±0.5μm硅微粉>鋁酸酯改性劑改性后的硅微粉>硅烷偶聯劑改性后的硅微粉。
改性劑可降低硅微粉表面吸附油脂的能力，減少粉體團聚產生的粒子間空隙，從而降低粉體吸油值，且硅烷偶聯劑對硅微粉的改性效果較為明顯。
5、結論
?。?）采用振動磨分級系統生產的硅微粉的填充性較氣流磨和球磨機較高，故其吸油值最低。
?。?）硅微粉成品中添加一定比例的微粉可有效減少粉體系統顆粒間隙，從而降低產品吸油值。在實際生產中，可根據生產不同粒徑的粉體，調節分級頻率和風門大小，有效改變所產生布袋除塵粉的量，從而提高旋風收集產品的吸油值。
?。?）改性劑對粉體吸油值影響明顯，其中又以硅烷偶聯劑對硅微粉改性效果最佳。在實際生產過程中，需要根據不同行業需求，選擇不同的硅烷偶聯劑。
更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關注中國粉體技術網官方微信（粉體技術網）
|
