Коротко говоря: всякий раз, когда к органическим полимерам добавляются неорганические порошки, они практически неизменно требуют поверхностной модификации.
1. Какие порошки требуют модификации? Минеральные порошки: тяжелый карбонат кальция, легкий карбонат кальция, нанокарбонат кальция, кварцевый порошок, микрокремнезем, тальк, каолин, бентонит, слюдяной порошок, волластонит, доломитовый порошок, баритовый порошок, осажденный сульфат бария, наносульфат бария, диатомит, аттапульгит, сепиолит, турмалиновый порошок, гипсовый порошок и др.;
Функциональные порошки: диоксид титана (титановые белила), оксид железа красный, оксид железа желтый, оксид железа коричневый, оксид железа черный, перламутровая слюда, осажденный диоксид кремния, технический углерод (сажа), нанооксид цинка, полые стеклянные микросферы, вискеры сульфата кальция, вискеры карбоната кальция, активированный силикат кальция, чешуйчатый цинковый порошок, антикоррозионные пигменты на основе триполифосфата алюминия и др.;
Огнестойкие порошки (антипирены): гидроксид магния, гидроксид алюминия и др.;
Керамические порошки: оксид алюминия, оксид циркония, нитрид алюминия, нитрид кремния, карбид кремния, титанат бария, титанат стронция, титанат магния, серия титанатов цинка, кордиерит, форстеритовый порошок и др.;
Магнитные порошки: магнитный порошок NdFeB (неодим-железо-бор), феррит стронция / феррит бария, Fe-Si-Al (сендаст), карбонильное железо (мягкомагнитные порошки), наномагнетит (Fe3O4) и др.;
Углеродные материалы: графит, порошок графена, порошок углеродного волокна, углеродные нанотрубки и др.;
Порошки для новой энергетики: тройные катодные материалы, фосфат лития-железа, оксид лития-кобальта, природный/искусственный графит, аноды на основе кремния, титанат лития, бёмит, гексафторфосфат лития, вспучивающийся графит, борат цинка, серебряный порошок и др.;
Металлические порошки: алюминиевый порошок, цинковый порошок, медный порошок, железный порошок и др.;
Косметическое сырье: диоксид кремния, диоксид титана, оксид цинка, оксид железа красный, оксид железа желтый, оксид железа черный, оксид хрома (зеленый), ультрамарин, марганцевый фиолетовый, гидроксиапатит и др.; Теплопроводящие наполнители: порошки золота, серебра, меди, олова; металлические нанопроволоки; оксид алюминия; гексагональный нитрид бора; карбид кремния; оксид цинка; наноалмазы и др. Порошки традиционной китайской медицины (ТКМ): порошки ТКМ, пригодные для таблетирования (включая порошковые экстракты и порошки из необработанных лекарственных трав).
2. Почему необходима модификация порошков?
Неорганические порошки, как правило, обладают гидрофильной поверхностью и высокой полярностью; вследствие этого они демонстрируют низкую совместимость с органическими матрицами (такими как пластики, каучуки и смолы). Непосредственное введение немодифицированных порошков приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик материала, что делает поверхностную модификацию обязательным требованием.
(1) Улучшение диспергируемости и предотвращение агломерации
(2) Повышение совместимости с органическими матрицами
(3) Усиление межфазного сцепления и улучшение механических свойств
(4) Снижение маслоемкости и улучшение текучести при переработке
(5) Повышение устойчивости к атмосферным воздействиям, влагостойкости и коррозионной стойкости
(6) Улучшение электрических и теплофизических свойств
(7) Улучшение глянца поверхности, тактильных ощущений и однородности цвета
(8) Предотвращение окисления порошка, самовозгорания и нежелательных химических реакций
Подводя итог: поверхностная модификация позволяет добиться превосходной дисперсии порошков, повышенной совместимости, более прочного сцепления, возможности введения более высокой концентрации наполнителя, снижения затрат и общего улучшения эксплуатационных характеристик материалов.