硅灰石是一种偏硅酸钙矿物，具有针状结构、高长径比和强各向异性。硅灰石作为填料，对基体具有良好的增强作用，广泛应用于陶瓷、涂料、橡胶和塑料等领域。
天然硅灰石颗粒的表面具有类似于应时的亲水特性。用作橡塑制品的填料时，往往分散效果差，难以在界面处与有机基体达到良好的结合，使其填充制品的力学性能得不到很好的发挥。
因此，需要对硅灰石进行疏水改性，改变其表面润湿性，以提高其在有机基体中的分散性和界面相容性。
硅灰石粉体的表面改性主要采用化学方法。常用的表面改性剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯和铝酸酯偶联剂、表面活性剂和甲基丙烯酸甲酯。
钠硬改性硅灰石
(1)试剂材料
样品:吉林某地硅灰石粉，粒径d50为20.42 μm；白度为88.44%，吸油量为15.37克/100克。
其他原料:硬脂酸钠等。
(2)修改过程
以硬脂酸钠为改性剂，采用湿法对硅灰石粉体表面进行有机改性:硅灰石加水制成悬浮液→硅灰石粉→硅灰石粉。加入硬脂酸钠溶液；加热& rarrStir & rarr过滤器& rarr干燥表征(测量接触角、活化指数、分散指数、显微图像)& rarr分散机理分析。
(3)硅灰石改性效果和分散行为的表征。
通过活化指数、改性产物接触角、分散稳定性指数和改性硅灰石在煤油中的显微图像来表征硅灰石的改性效果。
活化指数是指改性粉末在水中搅拌后漂浮在水-空气界面上的粉末的百分比。颗粒表面疏水性越强，其润湿边缘周围的负载力越大，漂浮趋势越大。因此，测量粉体在水面的漂浮量可以直接反映改性效果。称取1.00克样品，置于盛有200毫升水的分液漏斗中，摇匀，静置。分层后，放出底部沉降部分进行干燥称重，计算活化指数H=[(总质量-沉降部分质量)/总质量]&倍；100%。
接触角是指气体、液体、固体交界处的气液界面和固液界面(包括液体)之间的夹角，可以定量反映液体对固体表面的润湿程度，进而判断改性效果。测量时，将样品压成表面平整的固体片，然后用润湿角测量仪测量固体片。
分散指数(X)是指粉末在介质中沉降一段时间后，沉降区域中上层悬浮液(稀释)的吸光度与下层悬浮液(分别为B和A)的吸光度之比。X越大，分散性越好。用紫外-可见分光光度计测量B和A，计算X =(B/A)& X；100%。同时，在沉降开始时，取悬浮液样品，用BT-1600 Baxter颗粒图像分布仪在显微镜下观察。
结果和讨论
(1)改性工艺对硅灰石改性效果的影响
研究了硅灰石浆料浓度(浆料中固体颗粒的质量分数)、改性温度、改性时间和硬脂酸钠用量等工艺因素对硅灰石在煤油中的活化指数(H)和分散稳定指数(X)的影响。
改性工艺对硅灰石活化指数和分散稳定性指数的影响从以上测试结果可以看出:
改性前硅灰石的H值为0，经硬脂酸钠改性后，H值最高可提高到95%，说明改性使颗粒表面由亲水变为疏水。
改性前硅灰石的x为0，改性后增加到40%左右。改性后的硅灰石表面具有很强的疏水性，因此其性质类似于有机非极性介质。
通过改变改性工艺，可以显著改变硅灰石产品的H和X值，从而调节硅灰石表面的疏水化程度。
最佳工艺条件为:硬脂酸钠用量1.5%，改性温度50℃，改性时间30min，浆料浓度10%；最佳改性指数为:活化指数H=95%，分散稳定性指数X=38.70%。
(2)改性硅灰石颗粒在溶剂中的润湿接触角
从上表可以看出:改性硅灰石的水润湿接触角为69.33度；和10.83 & deg与改性前相比有明显的增加，这说明有机改性硅灰石导致了良好的表面疏水性。
用硅烷偶联剂改性硅灰石可以大大改善其与聚合物的相容性，增强填充效果，但硅烷偶联剂改性的生产成本较高。用硬脂酸钠(表面活性剂)对硅灰石粉体进行表面改性，可以通过极性基团和硅灰石颗粒表面的作用，覆盖在硅灰石颗粒表面，可以大大增强硅灰石填料的亲油性。