粉煤灰是煤在高温燃烧过程中，所含有的无机矿物通过灼烧后主要形成了玻璃体和晶体矿物，其中玻璃体所占比例最大，含量约为50%~80%；主要的晶体矿物有莫来石，是粉煤灰的主要活性部分，还含有石英、无水石膏、赤铁矿等。从炉中排出的粉煤灰原灰表面的大量Si-O-Si键与水相互作用后产生大量的羟基，这使粉煤灰表面具有显著的亲水性、表面化学活性和吸附性。
　　
　　1、粉煤灰作为无机填料的特性
　　（1）在形状以及颜色方面，粉煤灰是微细球形的固体颗粒，其颜色会随着含碳量从低到高呈现为乳白色至灰黑色。
　　（2）在粒度和细度方面，粉煤灰的粒径范围为0.5~300μm。也可以根据需求，对煤灰进行收集、粉碎、研磨、分选以及细化等步骤，对粉煤灰进一步处理。
　　（3）在比表面积方面，粉煤灰的比表面积变化范围为1500~5000cm2/g，具有较大的表面积，对于分散性能以及填充补强效果等方面均具有加强功效。
　　（4）在密度方面，普通粉煤灰的真密度为1.8~2.3g/cm3，堆积密度的变化范围为0.6~0.9g/cm3，振实后的堆积密度的变化范围为1.0~1.3g/cm3。
　　（5）对于粉煤灰的物理性质，其颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性。
　　
　　2、粉煤灰常用表面改性方法
　　粉煤灰拥有蜂窝状多孔结构和巨大的比表面积，但含有大量性能较稳定的二氧化硅、氧化铝等成分，所以其应用范围和应用效果会受到限制。为了增加粉煤灰的附加值以及利用率，实际生产中，需要对粉煤灰进行表面改性或结构改性处理，常用的表面改性方法有：
　　（1）机械力学法
　　机械研磨方法属于物理方法。该方法主要利用粉碎，研磨等机械方法对粉煤灰的颗粒进一步加工，使其颗粒粒径细化并均匀分散。机械加工方法可使粉煤灰颗粒Al2O3和SiO2等进一步暴露在外，增加其比表面积，提高粉煤灰的表面活性和物理吸附性能等。粉煤灰的机械物理改性方法，对于粉煤灰的结构和性质的改变具有限制性，因此活性提高幅度较小。
　　（2）高温处理法
　　在适当的高温条件下，使粉煤灰内部的水分挥发，同时也会使一些封闭的气孔打开，增加粉煤灰的孔隙率，提高粉煤灰的活性。但粉煤灰的某些结构也会在高温下遭到破坏，从而使粉煤灰的某些性质产生改变。因此，高温处理粉煤灰，具有一定的局限性，温度需要适当控制。
　　（3）酸碱改性法
　　酸碱改性方法分为酸改性法和碱改性法。这两种处理方法相似，都是将粉煤灰放入酸溶液或碱溶液中，在一定时间和反应条件下发生反应，然后再通过洗涤、过滤等步骤形成改性粉煤灰。无论是酸溶液还是碱溶液均会破坏粉煤灰的表面结构，增加空隙率，同时将粉煤灰的活性物质进一步分解和暴露在外，从而提高粉煤灰的表面活性。
　　（4）表面包覆改性方法
　　粉煤灰的表面包覆改性方法通常是通过改性剂与粉煤灰颗粒相互作用完成改性。该方法的作用机理分为物理作用和化学作用，前者主要通过分子之间的作用力相结合，主要包括表面的深覆和吸附，后者是通过化学反应或化学吸附产生改性作用，主要是表面的取代、接枝和聚合等。表面包覆改性方法对粉煤灰的改性效果较好，是粉煤灰改性技术中常用方法之一。
　　
　　3、粉煤灰表面改性工艺
　　（1）干法改性
　　粉煤灰干法改性具体操作就是，将粉煤灰倒入高速搅拌机中，在一定的温度和转速下加入改性剂，使得改性剂包覆在粉煤灰外表面的过程。
　　干法改性主要机理是粉煤灰在高搅机作用下借助分子之间作用力相结合，干法改性耗时短，操作简便，不借助反应溶剂，适合粉煤灰大量改性的过程。但是干法改性也存在改性成功率低，改性过程中污染环境的问题。代表的改性粉煤灰是用硅烷偶联剂等小分子改性剂改性粉煤灰的过程。
　　（2）湿法改性
　　粉煤灰湿法改性与干法改性不同，它需要借助一定的反应溶剂来完成，湿法改性就是将粉煤灰和改性剂以及反应溶剂加入到烧瓶中，在一定的温度下反应一定的时间，使得改性剂与粉煤灰实现包覆或键合。
　　湿法改性的作用机理是化学反应或化学吸附，主要是粉煤灰表面官能团的取代、接枝和聚合反应等，湿法改性成功率高，无论是大分子改性剂和小分子改性剂改性粉煤灰都可以通过湿法改性来实现。但是湿法改性耗时长，实验条件苛刻，只适用于少量改性粉煤灰的过程。代表的改性粉煤灰是硅烷偶联剂+有机酸三段式改性粉煤灰。
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　　[1]乔昭毓. 粉煤灰表面改性及其在聚氨酯弹性体中的应用[D].山西大学,2019.
　　[2]刘雁冰. 粉煤灰改性及其在建筑胶粘剂中的应用[D].山西大学,2020.