表面改性技术可以改善或提高无机非金属矿物填料或其与基体材料的相容性，对提高现代材料的性能和促进非金属矿物材料工业的发展具有重要意义。另一方面，通过表面改性，可以显著增加填料的填充量，显著减少聚合物基复合材料中树脂的用量，对节约树脂甚至油具有重要意义。
表面改性技术可以改善或提高无机非金属矿物填料或其与基体材料的相容性，对提高现代材料的性能和促进非金属矿物材料工业的发展具有重要意义。另一方面，通过表面改性，可以显著增加填料的填充量，显著减少聚合物基复合材料中树脂的用量，对节约树脂甚至油具有重要意义。
粉体表面改性技术的主要组成部分包括表面改性剂及其配方、表面改性技术、设备、应用和表征技术等。改性工艺是基础，改性剂配方是核心，表面改性设备是关键。随着无机活性填料等粉体在应用领域或市场需求的不断增加和产品质量稳定性的提高，迫切需要研发生产能力大、产品质量稳定、单位产品能耗低、通用性好的大型粉体表面改性设备。
我国无机粉体表面改性技术的研发始于20世纪80年代。20世纪90年代以来，由于塑料、橡胶、涂料等相关行业的快速发展，我国加快了无机粉体表面改性技术的研究和应用，专用表面改性设备的研发始于90年代末。2000年以来，以表面改性配方、表面改性工艺和表面改性设备为代表的无机粉体表面改性技术取得了显著进步，无机粉体与工业发达国家的差距逐步缩小。
1粉末表面改性设备
1.1国产粉体表面改性设备
目前，国内无机粉体表面改性技术有连续式和间歇式两种。批量表面改性技术的主要设备是高速加热混合机或捏合机。连续表面改性技术在2000年后开始在工业上应用。目前主要有SLG系列连续粉末表面改性机和PSC型连续粉末表面改性机。其中SLG型连续粉体改性机广泛应用于非金属矿物粉体表面改性的生产中(截至2011年底，已使用400余台，其余连续粉体表面改性机很少使用(总共不超过10台)。这些设备的来源可以分为两类:借用/引用和特殊开发。加热、混合或捏合机引用自化工、塑料、粉碎和分散行业的粉体改性，而SLG连续粉体表面改性机是专门为粉体改性而开发的。
高速混合机又称高速混合机，是塑料加工行业中的成型设备(图1.1)。还广泛应用于制药、染料、造纸、高分子材料成型等行业。国内外许多厂家已经形成了系列产品，如SHR、GRH、ch等。主要技术参数有总容积、有效容积、主轴转速、装机功率等。有两种出料方式:手动和气动；加热方式有两种:电加热和蒸汽加热。比较中小批量粉体表面化学包覆改性和实验室改性剂配方的实验研究。因此，虽然存在粉尘污染、粉体与表面改性剂机会不均、化学品用量大、处理时间长、单位产品能耗高、劳动强度大等缺点，但在缺乏粉体表面改性专用设备的初期，广泛应用于干式有机表面改性。PSC连续粉末表面改性机是一种专用改性设备(图1.2)，起源于台湾省省，90年代中期引入大陆。2000年后，国内部分厂商对原有设备进行了模仿和改进。如青岛青矿矿山设备有限公司开发了PSC双雾化室连续改性机，并对其应用进行了研究。它具有三级包覆、粉末原料和改性剂预热、连续生产、综合性能更好等诸多优点。但由于系统配置复杂，需要配置导热油加热装置，需要较高的厂房面积，投资较大。这种设备在少数厂家试用后没有得到推广应用。
图1.2 SLG修改器的工作原理SLG连续粉体表面改性设备，经过10年的不断发展和完善，形成了以专利技术为核心的系列成套设备(包括改性机、加料、加药、温控、集料收集、除尘等装置)并实现了标准化和规模化产业化(表1.1)。适用性广，单机生产能力大(SLG-3/900型用于超细煅烧高岭土和碳酸钙的表面改性生产能力5t/h)，对超细粉体和表面改性剂的分散性好，粉体和表面改性剂作用机会均等，停留时间调节方便，无需额外的粉体加热装置，改性效果好(产品活化指数& ge96%)、单位产品能耗低(SLG-3/900型用于1500目超细煅烧高岭土约32kWh/t产品)、磨损小、结构紧凑、操作简单、安全环保等。并且可以根据需要定制，实现一机两种以上改性剂和两种以上粉体的复合改性。
截至2011年底，已有超过400套SLG连续粉末表面改性设备(包括SLG-3/200、SLG-3/300、SLG-3/600、SLG-3/600)用于工业，包括出口到马来西亚、印度尼西亚、缅甸、尼日利亚和印度尼西亚。SLG粉体表面改性设备和技术已广泛应用于轻/重碳酸钙、纳米碳酸钙、氢氧化镁/水镁石、煅烧高岭土、硅灰石、叶蜡石、粉煤灰微珠等非金属矿物粉体的表面改性生产。
1.2国外粉体表面改性设备
在国外，除了小规模生产外，目前在重质碳酸钙(GCC)、轻质碳酸钙(PCC)、滑石粉、高岭土等块状无机粉体的表面改性生产中，主要使用的是干法连续表面改性设备，如旋涡磨、HSTM高速旋涡混合器、流化器等。此外，日本奈良机械厂制造的HYB高速气流冲击表面改性机(间歇操作)，英国Atritor制造的干磨表面改性机(连续操作，处理高固体浆料)，德国Alplan公司制造的AM机械熔融改性机(用于粉末冶金、陶瓷、颜料、化妆品等的改性。)，等等。具有一些缺点，例如处理能力小和生产率低。
旋涡磨或定盘磨主要用于活性重质碳酸钙填料的连续生产，与90年代中期以后兴起的重质碳酸钙球磨+分级干法生产线相配套。其特征在于利用超细粉碎过程中产生的热量(50℃ ~ 60℃)将粉碎后的超细粉体引入旋涡磨，同时计量加入预先加热熔化的硬脂酸改性剂，进行连续的表面改性处理。这种设备和技术已在国内外一些重质碳酸钙生产线上得到应用。但目前其应用主要局限于重质碳酸钙，并未得到广泛应用。原因是材料的改性温度和停留时间难以调节。
HSTM高速涡流改质机是上世纪末由瑞士ABV公司推出的大型连续式粉体表面改质机(图1.3)，最大型号为HSTM-3/1000。但该公司在产品宣传中很少介绍其主要技术参数和应用性能。ZANTAT LIGHT C.C. SDN获得的主要技术和应用性能数据。马来西亚的BHD如下:装机功率225kW转速1500转/分；单一生产能力(d97 = 10 & mumGCC)& ge；6t/h .这种设备在本世纪初就在中国销售，但至今没有被中国制造商使用。流化改性剂原则上是一种很有前途的粉体表面改性剂，但目前除了对少数较粗的粉体进行表面改性外，其在细粉和超细粉改性中的应用报道很少。主要是我们还没有开发出一种可控性好，适用于各种超细粉体的表面改性设备。
高速冲击粉末表面改性机(HYB)是日本奈良机械制造株式会社开发的专用设备，采用高速气流冲击的方法对微粉进行干法表面改性。它由高速旋转的转子、定子和循环回路组成，是间歇性的。已被国内外多所大学和研究所采用，进行粉体改性的实验研究。其主机结构如图1.5所示。
粉末表面改性设备的发展无机粉体表面改性过程与设备密切相关。SLG型连续粉体表面改性设备改变了80年代以来我国干法改性工艺以高搅拌器间歇方式为主的格局，不仅显著提高了改性粉体的质量和改性操作的效率，而且降低了改性剂的用量和能耗。同时解决了批量改性设备产品结块(需要筛分或分级)、超细粉溢出、物料流失和污染等问题，降低了劳动强度。因此在工业上得到广泛应用。
近十年来，国内专家学者在超细粉碎设备与表面改性技术相结合的创新方面取得了显著进展。经过简单的工艺改进和调整，在超细粉碎设备中进行物料粉碎的同时进行表面有机改性，即可得到兼具表面改性功能的超细粉碎设备。如机械超细粉碎-表面改性一体化装置(设备结构有创新但有待改进)，在压辊磨或环辊磨超细粉碎方解石过程中添加液体铝酸酯偶联剂等表面改性剂，在重质碳酸钙或水镁石湿法超细粉碎过程中进行表面改性(工业化)，气流粉碎与表面改性一体化(实验研究)。
无机粉体的表面改性或原位改性是近年来无机粉体表面改性最重要的发展之一。在无机纳米粉体的湿法制备过程中，通过在初级粒子生成、晶粒生长或干燥前及时采用表面改性或表面改性技术，控制产物的粒径分布，防止纳米粒子形成硬团聚体，已做了大量研究并取得显著进展。
另外，超细颗粒的强湍流分散和表面改性的工艺和设备是利用高速气流形成的强湍流场对颗粒进行干燥和分散，颗粒和气体一起处于悬浮状态。然后，通过雾化器将改性剂雾化并喷入悬浮分散体系中。充分碰撞混合后，控制颗粒体系的温度和改性剂浓度，使改性剂均匀、完全地包覆在颗粒表面，完成粉体的表面改性。该技术已完成实验装置和实验研究。在分析SLG和PSC粉体改性剂结构和功能特点的基础上，陈平提出了超细粉体改性剂的概念设计方案。设计思路是将超细粉体和改性剂分别雾化，然后进入改性室进行包覆改性。其可行性和效果有待实践检验。
粉末表面改性设备的发展趋势:
在设备结构优化的基础上(适用性广、分散性好、粉体与表面改性剂机会均等、表面改性剂包覆均匀、改性温度和停留时间调节方便、单位产品能耗和磨损较低、无粉尘污染等)。)，采用先进的计算机技术和人工智能技术，在线自动调控主要参数和改性剂用量，实现改性剂在颗粒表面的单层吸附，减少改性剂用量，稳定产品质量，方便操作。
