隨著科學技術的發展，用戶對超細粉的性能提出了越來越多的要求，例如要求超細粉體必須具有良好的分散性，與其它物料混合使用時要求具有良好的相容性，為此，超細粉體工作者又投入大量精力開展超細粉體的表面改性研究，并逐漸形成超細粉體技術的另一分支--表面科學技術。超細粉體表面技術研究包括表面改性劑的研究和表面改性技術及改性設備的研究。

粉體由于其自身性質及加工方法的不同其表面的物理、化學性能各異。采用物理或化學的方法對粉體進行表面處理有目的地改變其表面物理化學性質滿足特定使用要求的工藝稱為粉體表面改性。表面改性的方法很多分類方法依分析問題的角度不同而異。

▲粉體改性的目的

小石真純提出基于改性工藝性質的分類方法有其獨特之處，他將粉體表面改性方法分為6類即：①表面覆蓋改性。利用表面活性劑使高分子、無機物、有機物等覆蓋于粉體表面達到表面改性；②表面化學改性。利用表面改性劑與粉體表面進行化學反應或化學吸附的方式完成使其表面產生新的機能；③機械化學法改性。通過粉碎、磨碎、摩擦等方法增強粒子的表面活性具有強活性的粉體表面與其它物質發生反應、附著達到表面改性的目的；④膠囊式改性。在粉體表面包上一層或多層均勻的其它物質的薄膜使粉體的表面特性發生改變；⑤高能處理改性。利用電暈放電、紫外線、等離子束等對粉體進行表面改性；⑥沉淀反應改性。利用化學反應并將生成物沉積在粉體表面形成一層或多層改性層的方法。

▲粉體改性方法

其中機械力化學改性是指通過粉碎、磨碎、摩擦等方法增強粒子的表面活性，使具有強活性的粉體表面與其他物質發生反應、附著，達到表面改性的目的。高能機械力作用不僅會使礦物的物理結構以及結晶狀態發生變化，還會導致化學鍵斷裂、不飽和基團、自由離子和電子的生成，產生新的晶格缺陷，最終誘發化學反應。機械化學的應用研究成果為粉體的表面改性提供了新方法即可在使粉體超細化的同時達到表面改性之目的，具有工藝簡潔、產品改性效果良好及生產效率高等特點。

1、濕法機械力化學表面改性

濕法機械力化學表面改性是指被改性粉體與改性劑在固液兩相環境下，受到研磨介質的高速沖擊、剪切、擠壓等作用，粉體表面在粉碎的同時被活化，進而與改性劑發生物理、化學反應，實現表面改性的目的。改性完成后，通過固液分離、干燥等工藝獲得改性粉體。濕法機械力化學表面改性通常由球磨機、攪拌磨、振動磨等來完成，其中以攪拌磨使用較為普遍。

濕法工藝具有表面改性劑分散好、表面包覆均勻等特點，適合最終產品以漿液形式使用的場合，或者前段為濕法制粉工藝而后段又需要干燥的場合。但產品如需制成干粉，還要進行固液分離、干燥等處理，生產工藝較復雜。在濕法工藝中，表面改性劑除了賦予粉體特殊功能外，同時可以起到助磨劑的作用，使粉體的流動性得到改善，從而提高粉碎效率。

2、干法機械力化學表面改性

干法機械力化學表面改性在單一固相環境下進行的。與濕法改性相比，干法改性具有效率高、產量大、無污染等特點。

干法工藝中表面改性劑的分散和表面包覆的均勻性在很大程度上取決于表面改性設備，但目前專用改性設備少，通常由混合設備或粉碎設備改造而成，如高能球磨機、振動磨等。干法表面改性工藝簡單，適用于各種有機表面改性劑，特別是非水溶性的表面改性劑。在干法改性工藝中，主要工藝參數是改性溫度、粉體與表面改性劑的作用時間等。

近些年來，人們開始關注利用氣流粉碎機對粉體進行機械力化學表面改性的研究。與其它粉碎設備相比，氣流粉碎機具有粉碎效率高、能耗低、磨損小、無污染產品粒度分布窄等突出優點，可用于粉碎高硬度的物料，因此以氣流粉碎機為主要設備的氣流粉碎一表面改性一體化工藝得到了快速發展。

3、氣流粉碎一表面改性一體化工藝

氣流粉碎一表面改性一體化工藝(簡稱一體化工藝)利用氣流磨的高湍流作用，在對粉體進行超細粉碎的同時完成對粉體的表面活化改性，可以有效克服氣流粉碎和表面改性2種工藝單獨完成時改性劑與粉體表面親和性差、附著作用弱且不均勻的缺點。一體化工藝過程中，一方面粉體在機械力的作用下產生具有高活性的新鮮表面，使改性劑能更有效地覆蓋在粉體表面，達到表面改性的目的；另一方面，在改性劑的作用下，粉體表面自由能大大降低，結果使粉碎效率得到提高。一體化工藝把超細粉碎和表面改性結合在一起，兩者相互促進，可降低能耗，提高生產效率。

▲高溫氣流粉碎+改性工藝：高溫氣流磨/高溫氣流粉碎改性（點擊圖片查看設備詳情）

4、機械力化學的表征

為確切知道某個體系的物質在機械力作用下發生了何種變化、就必須有相應的檢測方法。有關機械力化學效應的檢測方法很多，概括起來見下表。

參考來源：

1、機械化學法粉體表面改性技術的發展與應用；江蘇石油化工學院機械工程系；劉雪東，卓震等著。

2、機械力化學法制備功能型礦物材料的研究進展；遼寧科技大學礦業工程學院；馬天，劉春琦，李釗，代淑娟，郭小飛，王倩倩，趙通林等著。

3、機械力化學及其發展趨勢；江西理工大學材料與化學工程學院；尹艷紅，朱應祿等著。

4、機械力化學法制備改性超細粉體的研究進展；河南大學；蘇小莉，曹智張治軍等著。

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