无机分体表面改性方法综述

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化学技术中常见材料的表面改性方法

化学技术中常见材料的表面改性方法

化学技术中常见材料的表面改性方法引言:在现代科技的推动下,各种材料的表面改性技术得到了迅猛发展。

表面改性是指对材料表面进行物理、化学或生物学的处理,以改变其表面性质,增强其性能或实现特定功能的过程。

本文将介绍化学技术中常见的材料表面改性方法。

一、溶液法溶液法是最常见的表面改性方法之一。

它通过将材料浸泡在特定溶液中,使溶液中的成分与材料表面相互作用,从而改变其表面性质。

比如,将金属材料浸泡在酸性溶液中,可以去除表面的氧化层,获得更干净的表面。

此外,溶液法还可以利用离子交换的原理,将溶液中的某些金属离子沉积到材料表面,形成一层新的保护层,从而增强材料的耐腐蚀能力。

二、氧化法氧化法是一种常用的表面改性方法,适用于金属、陶瓷和非金属材料。

通过在材料表面形成氧化层,可以提高材料的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性能。

比如,将铝材料经过氧化处理,可以在表面形成一层致密的氧化铝膜,保护内部铝材料不受环境气体的侵蚀。

三、涂覆法涂覆法是通过将特定材料涂覆在材料表面,形成一层薄膜来改变材料的表面性质。

这种方法广泛应用于涂料、防锈漆等领域。

例如,在汽车产业中,常使用聚合物涂料对汽车表面进行涂覆,以提供良好的耐候性和外观效果。

此外,涂覆法也可以利用功能性材料的特殊性质,如抗菌、防火等,为材料表面赋予特定的功能。

四、离子注入法离子注入是一种将离子注入到材料表面的方法,以改变其物理和化学性质。

这种方法常用于改善材料的表面硬度、抗磨损性和耐腐蚀性等。

通过选择适当的离子种类和注入条件,可以在材料表面形成致密的硬质层,提高材料的使用寿命。

离子注入方法广泛应用于金属、陶瓷、塑料等材料的表面改性。

五、等离子体表面改性法等离子体表面改性法是一种使用等离子体来处理材料表面的方法。

等离子体是由气体或气体混合物在特定条件下通过电离产生的带电粒子的集合体。

等离子体表面改性法可以通过等离子体的强氧化、改性和清洁作用,对材料表面进行物理、化学或生物学的处理。

生物医用材料表面改性技术综述

生物医用材料表面改性技术综述

生物医用材料表面改性技术综述随着医疗技术的发展和生物医用材料的广泛应用,生物医用材料表面改性技术越来越受到关注。

在生物医学领域,生物医用材料的表面改性技术可以有效地改善材料的性能,提高其生物相容性和生物亲和力,减少材料与生物组织之间的反应和排斥,提高其临床应用效果。

本文将综述生物医用材料表面改性技术的原理、分类以及应用现状。

一、生物医用材料表面改性技术原理生物医用材料表面改性技术的原理主要是通过对生物医用材料的表面进行化学或物理方法的改变,来实现对材料表面性质的调控,从而使其更加适合医学应用。

表面改性技术的主要作用是改进材料表面的形态结构、表面粗糙度、表面化学组成和表面能,以达到改善生物相容性和生物亲和力的目的。

二、生物医用材料表面改性技术分类1、化学改性技术化学改性技术是将生物医用材料表面进行化学修饰,使其呈现出希望的生物相容性和生物亲和性。

化学改性技术主要包括表面活性剂改性、胶原蛋白覆盖、化学交联和生物活性物质的掺杂等。

表面活性剂改性技术是利用表面活性剂的表面作用力将化合物吸附在表面上,从而改变表面化学性质的方法。

该技术可以改变表面能和表面化学成分,这样就可以增加材料表面的吸附能力和亲水性等,从而促进细胞黏附和增强生物相容性。

胶原蛋白覆盖是指用高分子胶原蛋白在生物医用材料表面覆盖一层胶原蛋白,从而提高其生物相容性和生物亲和力。

胶原蛋白具有良好的生物活性和生物亲和力,可以与细胞黏附,具有很好的生物相容性。

化学交联技术是指通过交联剂将分子或者高聚物与生物医用材料表面共价结合来实现改性。

这种方法可以改变生物医用材料表面的物化性质,从而达到改善其生物相容性和生物亲和力。

2、物理改性技术物理改性技术是改变生物医用材料表面性质,通过物理手段实现。

物理改性技术的方法较多,如电化学处理、离子注入、高压氧气等等。

这些方法可以改变材料表面的形态结构、表面粗糙度和表面能,从而提高其生物相容性和生物亲和力。

3、微纳米技术微纳米技术是利用微纳米技术制造出微米或纳米级别的表面纹理或其它结构,从而改变生物医用材料表面特性的方法。

无机粉体表面改性的目的、原理及方法及改性剂的选择

无机粉体表面改性的目的、原理及方法及改性剂的选择

无机粉体表面改性的目的、原理及方法及改性剂的选择
虽然无机粉体表面改性的目的因应用领域的不同而异,但总的目的是通过粉体改性剂改善或提高粉体材料的应用性能或赋予其新的功能以满足新材料、新技术发展或者新产品开发的需要。

无机粉体改性的目的是什么呢
1.使无机矿物填料由一般增量填料变为功能性填料;
2.提高涂料或油漆中颜料的分散性并改善涂料的光泽、着色力、遮盖力和耐候性、耐热性和保色性等;
3.在无机/无机复合粉料中,提高无机组分,特别是小比例无机组分在大比例无机组分中的分散性,如陶瓷颜料和多相陶瓷材料;
4.通过对层状粉体进行插层改性,制备新型的层间插层矿物材料;
5.对于吸附和催化材料,提高其吸附和催化活性以及选择性、稳定性、机械强度等性能
6.超细和纳米粉体制备中的抗团聚;
粉体表面改性的原理和方法
1.表面或界面性质与其应用性能的关系
2.表面或界面与表面改性剂或者处理剂的作用机理和作用模型
3.各种表面改性方法的基本原理或者理论基础,包括表面改性处理过程中的热力学和动力学,模拟和化学计算等。

无机填料的表面改性研究进展

无机填料的表面改性研究进展
填 料 在 复 合 材 料 中的 应 用 现状 。 关 键 词 : 无 机填 料 表 面 改 性 应 用 述 评
Re e r h Pr g e s o u f c o fc to fI o g ni le s s a c o r s n S r a e M dii a i n o n r a c Fil r
1 1 表面 化 学改性 .
表 面化学 改性 法是指 利用 表 面化学 方法 , 使 颗 粒表 面有 机化 而 达到 改 性 目的 的方 法 。这 种 方 法 是 目前 无 机 填 料 最 常 用 的 表 面改 性 方 法 。
极性 , 容易 吸 附水分 , 聚合 物则具 有憎 水性 , 而 故
两者 之 间的相容 性差 , 界 面难 以形成 良好 的粘 在
用 硅烷偶 连剂 改性 粉体 时首先 要对 它进 行水解 , 生 成 硅醇 ,改 性 时 硅醇 与 无 机 物 粉体 表 面 的 活 性 基 团反 应 ,使 硅 烷 固定 在 粉 体 表 面 ,完 成 对 粉 体 的改 性 。硅 烷 偶 联 剂 虽 然 价 格 偏 高 ,但 是 有 优 良的改性效 果 。 l Wof S等_ 用双 功 能硅 烷 f 1 改 性二氧 化硅后 填 充橡胶 , 性后 明显改 善 了橡 改
最大 。 然而 大多数 无机 填料 表 面具有 亲水 性 , 呈 并
除 利用表 面官 能 团改性外 , 种方法 还包 括利用 这 游 离基 反 应 、 合 反 应 、 胶 吸 附等 进行 表 面 改 螯 溶
性 。表 , 目
前使 用最 多 、 艺最 成熟 的是偶 联剂 改性 和表 面 工
活性 剂改 性 。 1 1 1 偶 联剂 表 面处理 ..
偶联 剂是 两 性 结 构 化 合 物 ,按其 结构 可 分 为硅烷类 、 酸 酯类 、 钛 铝酸 酯 类 、 钛 复合 类 等 。 铝 目前使用 最多 的偶 联剂是 硅烷 偶联 剂 、 酸酯 和 钛

材料表面改性的化学方法与应用

材料表面改性的化学方法与应用

材料表面改性的化学方法与应用材料表面改性是一种重要的化学方法,通过对材料表面进行化学处理,可以改变其性质和功能,从而满足特定的应用需求。

本文将探讨材料表面改性的化学方法以及其在各个领域的应用。

一、化学方法介绍材料表面改性的化学方法包括物理吸附、化学吸附、溶胶凝胶法、离子注入、化学修饰等多种方式。

其中,物理吸附是指通过物理力将分子吸附到材料表面,形成一个单层或多层的吸附层。

化学吸附则是通过化学键的形成将分子牢固地连接到材料表面。

溶胶凝胶法是一种将溶胶物质通过溶胶凝胶过程固定在材料表面的方法。

离子注入则是将离子注入到材料表面,改变材料的组成和结构。

化学修饰是指通过化学反应将分子与材料表面共价结合。

二、应用领域1. 材料加工材料表面改性的化学方法在材料加工领域有广泛的应用。

例如,通过物理吸附和化学吸附可以改变材料的表面能,提高材料的润湿性和附着力。

溶胶凝胶法可以用于制备高性能的涂层材料,提高材料的耐磨性和耐腐蚀性。

离子注入可以改变材料的导电性和光学性质,用于制备半导体材料和光电器件。

化学修饰可以改变材料的化学反应性,用于制备催化剂和吸附剂。

2. 生物医学材料表面改性的化学方法在生物医学领域也有重要的应用。

例如,通过化学修饰可以将生物活性物质固定在材料表面,用于制备药物缓释系统和组织工程材料。

物理吸附和化学吸附可以改变材料的生物相容性,提高材料的生物相容性和抗菌性能。

溶胶凝胶法可以用于制备生物传感器和生物成像材料,用于检测和诊断疾病。

3. 环境保护材料表面改性的化学方法在环境保护领域也有广泛的应用。

例如,通过物理吸附和化学吸附可以将有机污染物吸附在材料表面,用于处理废水和废气。

溶胶凝胶法可以用于制备吸附剂和催化剂,用于处理废水和废气。

离子注入可以改变材料的吸附性能,提高材料的吸附容量和选择性。

化学修饰可以改变材料的表面电荷,提高材料的吸附效率和再生性。

4. 能源领域材料表面改性的化学方法在能源领域也有重要的应用。

材料表面改性方法及其对材料特性的影响

材料表面改性方法及其对材料特性的影响

材料表面改性方法及其对材料特性的影响材料表面改性作为一种重要的工艺方法,在各个领域中得到了广泛应用。

通过改变材料表面的属性,可以提高材料的性能、增强其适应性和延长其使用寿命。

本文将对材料表面改性的方法进行介绍,并讨论其对材料特性的影响。

一、材料表面改性方法1. 化学改性化学改性是指利用化学反应在材料表面形成新的化合物或增加特定的功能基团,以改变材料表面的性质。

这种方法可以在材料表面形成化学键,并通过重组原子和分子来改变材料的性能。

常见的化学改性方法包括表面涂覆、表面功能化修饰和表面共价交联等。

2. 物理改性物理改性是指通过物理手段改变材料表面的性质。

常见的物理改性方法包括物理气相沉积、物理吸附和表面重构等。

这些方法通过精确控制温度、压力和表面处理等条件,将材料的物理特性改变到所需的程度。

3. 等离子体改性等离子体改性是指利用等离子体在材料表面产生激发态物种,通过与材料表面相互作用,改变材料表面的性质。

等离子体改性方法包括等离子体溅射、等离子体聚合和等离子体改性复合材料等。

这些方法具有操作简便、生产效率高和对材料的适应性广等优点。

二、表面改性对材料特性的影响1. 表面能的改变材料的表面能决定了材料与其他物质之间的相互作用。

改变材料表面的化学组成和结构可以改变材料的表面能,从而影响其润湿性、粘附性和抗腐蚀性等特性。

例如,通过等离子体改性可以将不润湿材料转变为高润湿性材料,提高其表面润湿性。

2. 表面粗糙度的调控材料表面的粗糙度对其性能具有很大影响。

通过表面改性可以调控材料的表面粗糙度,从而影响其摩擦特性、光学性能和电子性能等。

例如,通过化学改性可以在材料表面形成微观结构,增加表面积和粗糙度,提高材料的摩擦性能。

3. 表面化学活性的提高材料的表面化学活性影响其与其他物质之间的反应性。

利用表面改性方法可以提高材料表面的化学活性,从而增强其吸附能力、催化性能和生物相容性等特性。

例如,通过表面共价交联可以使材料表面形成新的活性基团,增强材料的化学反应活性。

有机无机纳米复合材料中无机纳米粒子表面改性方法的研究进展

有机无机纳米复合材料中无机纳米粒子表面改性方法的研究进展

有机无机纳米复合材料中无机纳米粒子表面改性方法的研究进展摘要:纳米粒子和纳米复合材料被广泛的应用在各个领域,如药类、纺织、化妆品、农业、光学、食品包装、光电设备、半导体设备、航天航空设备、建筑行业以及催化剂中。

纳米粒子能被添加到纳米聚合材料中。

由无机纳米粒子和有机高分子组成的新一类的聚合物纳米复合材料具有他们组成成分本身不具备的性能。

因此具有工业应用的前景。

无机纳米粒子和聚合物基体的合并能显著提高基体的性能。

新聚合物可能会在热力学性能、力学性能、流变性能、电力性能、催化性能、阻滞性和光学性能上获得提升。

提升的性能受添加的纳米粒子的大小、形状、浓度以及和聚合物基体融合程度的影响。

其中的关键问题在于防止颗粒凝聚。

在聚合物基体中很难形成均匀分散的纳米粒子颗粒,因为纳米粒子颗粒的比表面积和体积效应容易造成粒子的凝聚。

通过对无机纳米粒子的表面改性可以解决这个难题。

改性能提高无机粒子和聚合物基体的表面相互作用。

有两种方法对无机粒子表面进行改性。

第一种方法是使表面和一些小分子反应或者镶嵌一些小分子,比如硅烷偶联剂;第二种方法是基于通过共价键将聚合物与粒子上的羟基相连接。

第二种方法比第一种方法好的地方是,嫁接后的粒子能通过对嫁接单体的种类和嫁接方法的改变而得到想要的性质。

关键词:无机纳米粒子;表面改性;嫁接;硅烷偶联剂;有机无机纳米复合材料第一章.简介有机无机纳米复合粒子的发展,经常是通过在无机粒子上嫁接合成高分子或在聚合物基体上添加改性纳米粒子(NPs)来提高复合材料的机械性能和其他性能。

一类新材料,以无机纳米粒子和有机高分子组成的纳米复合材料为代表的,当和它们各自本身的组成成分相比时,能展现出更好的性能。

无机纳米粒子的表面改性已经吸引了很大的关注。

无机纳米粒子的表面改性已经吸引了很大的关注,因为它能很好的融合纳米粒子和聚合物基体,并且提高它们的表面性能。

无机纳米粒子改性的聚合物基体能同时具备聚合物基体的性能和无机纳米粒子本身独特的性能,如更轻的重量和更好的可成形性。

二硫化钼的表面改性及其应用研究进展

二硫化钼的表面改性及其应用研究进展

化学工程师Chemical Engineer2019年第3期Sum282No.3DOI:10.16247/ki.23-117l/tq.20190353二<化锢的表面改性及其应用研究进展*贾园,魏萌,高乐乐,刘振,王璇(西安文理学院陕西省表面工程与再制造重点实验室化学工程学院,陕西西安710075)摘要:二硫化钮(M0S2)独特的三明治夹层结构使其具有优良的润滑、催化等性能,在摩擦、润滑剂以及催化领域中有很大的潜力。

本文在介绍二硫化钮润滑机理的基础上,对其表面改性的研究情况进行了综述,包括表面有机包覆、沉淀反应包覆、插层改性等;同时总结了二硫化钮目前的应用领域,如作为自润滑薄层、插层电池、高效氢化脱硫催化剂等,并展望了其未来的研究方向。

关键词:二硫化钮;表面改性;摩擦;磨损;催化中图分类号:00613.71文献标识码:AModification of molybdenumdisulfide and its application research*JIA Yuan,WEI Meng,GAO Le-le,LIU Zhen,WANG Xuan(The Key Laboratory for Surface Engineering and Remanufacturing in Shaanxi Province,College of Chemical Engineering,Xi'anUniversity,Xi'an710065,China)Abstract:With special sandwich-like layer structure,molybdenumdisulfideexhibits the excellent anti-wear a-bilities,catalyticperfbrmance,thus it has great application potential in many fields,such as triboligical fields,lubri­cant,and catalysis fields.In this paper,on the basis of introducing self-repairing characteristics of molybde-numdisulfide,methods for surface modification of molybdenumdisulfide are reviewed,including surface organiccoating,precipitation reaction coating,intercalation modification,etc.In addition,the application progress of molyb-denumdisulfide is summarized,such as self-lubricating thin film,intercalated battery,efficient hydrodesulfurizationcatalyst,etc.And its further development in the future is also suggested.Key words:molybdenumdisulfide;surface modification;friction;wear;catalysis二硫化钮(M0S2)由三层原子层构成,其中,钮原子层夹在两层硫原子层之间,从而形成了类似于“三明治”结构的特殊层状形貌。

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无机粉体表面改性方法综述唐亚峰(南华大学化学化工学院无机非金属材料系湖南衡阳)摘要:表面改性是无机粉体的主要加工技术之一,表面改性对提高无机粉体的应用性能起着关键的作用。

改性后的无机粉体分散性提高,同时也改善了粉体和有机高聚物的相容性。

本文介绍了无机粉体表面改性的机理、传统的几类改性方法以及两种新型改性方法,并对无机粉体表面改性方法进行展望。

关键词:无机粉体;表面改性;改性方法;新型方法;前言无机粉体具有很高的应用性能和应用价值,添加到聚合物材料当中不仅能降低其生产成本,还提高了复合材料的力学性能和综合性能,甚至赋予其绝缘、阻燃等特殊的物理化学性质。

无机粉体一般为微米或纳米级颗粒,由于其粒径小、比表面积大、表面能高,容易发生团聚,难以在复合材料中均匀分散,影响添加效果。

无机粉体的表面性质和聚合物有机体系相差甚远,这也使得无机粉体不能很好的分散到材料中。

因此,当无机粉体添加到高聚物复合材料时,首先要对无机粉体进行表面改性,使其粒子表面有机化,改善其亲油性和与基体的相容性,增强界面结合能力,从而发挥无机粉体的功能[1]。

本文介绍了无机粉体表面改性的机理、传统的几类改性方法以及两种新型的改性的方法,并分析了这些方法各自的优缺点。

最后对无机粉体表面改性方法进行了展望。

1 无机粉体表面改性的机理由于无机矿物材料是极性或强极性的亲水矿物,而有机高聚物基质具有非极性的疏水表面,彼此相容性差,通常无机矿物材料难以在有机基体中均匀分散,因此如果过多地或者直接将无机矿物材料填充到有机基体中,容易导致复合材料的某些力学性能下降甚至出现脆化等问题。

无机粉体表面改性是利用粉体表面的活性基团或电性与某些带有两性基团的小分子或高分子化合物( 表面改性剂) 进行复合改性,使其表面性质由疏水性变为亲水性或由亲水性变为疏水性,从而改善粉体粒子表面的浸润性,增强粉体粒子在介质中的界面相容性,使粒子容易分散在水中或有机化合物中。

粉体表面改性是材料制备工程的重要手段,也是新材料、新工艺和新产品开发的重要内容,通过粉体表面改性可以提高粉体材料的附加价值、扩大产品的用途并且开发新的产品。

如滑石粉可作为塑料填料,提高塑料制品的电绝缘性、抗酸碱性、耐火性等; 云母可作为塑料增强填料,提高塑料制品的弯曲弹性模量和拉伸弹性模量;高岭土具有优良的电绝缘性能和一定的阻燃作用,可作为聚氯乙烯等聚烯烃绝缘电线包皮; 石英对热塑性树脂和热固性树脂具有较高的补强作用,并且能提高制品的刚硬度,对提高塑料制品的电绝缘性也能起一定的作用; 金红石型二氧化钛作为塑料填料可增大光的反射率,起到光屏蔽剂的作用。

赤泥、粉煤灰均为塑料填料,既可消除污染,又可降低成本。

目前无机粉体表面改性技术在保证改性效果的前提下力求降低成本,并根据无机粉体的具体情况,如粒度大小、颗粒分布、表面极性、浸润性、电性、酸碱性以及应用目的和要求等来选择适当的表面改性剂和相应的改性工艺。

由于无机粉体种类的多样性以及表面改性剂的不断更新,无机粉体改性的方法很多。

根据表面改性剂和粉体粒子之间有没有发生化学反应,可以将无机粉体表面改性方法分为表面物理改性和表面化学改性两大类。

2 传统的改性方法2.1 物理表面改性表面物理改性是通过分子间作用力( 如范德华力、氢键等) 将无机或有机表面改性剂吸附到无机粉体粒子表面,在粉体粒子表面形成包覆层,以降低粉体的表面张力,改变粉体粒子的表面极性,减少粉体粒子之间的团聚作用,从而达到均匀稳定分散粉体粒子的目的。

2.1.1 物理涂覆物理涂覆改性即表面包覆改性,当无机粉体和改性剂按照一定比例混合时,由于搅拌的作用,改性剂通过静电引力或范德华力吸附在粉体表面,从而形成单层或多层包覆。

与化学包覆改性不同的是,改性后改性剂与粒子表面无化学反应。

由于包覆层的存在,粒子间产生了空间位阻斥力,对其再团聚起到了减弱或屏蔽的作用。

该法几乎适用于所有无机粉体的表面改性。

用于物理涂覆改性的改性剂主要有表面活性剂、超分散剂等[2]。

经过物理涂覆以后,无机粉体的胶结能力、强度、耐高温能力等均有明显改善。

用荧光涂料涂覆的石英砂可作为示踪矿物,代替同位素示踪粒子,并且对生物体没有损害。

张巨先等[3]利用非均匀成核法在纳米SiC微粒表面均匀涂覆一层Al( OH)3,涂覆后的SiC 粒子表面性质被改变,在1 000 ℃以下具有很强的抗氧化能力,其水悬浮液表现出类似Al2O3胶体的性质,分散状况得到了改善。

吕庆淮等[4]研究发现复合颗粒肥料外表面用液体石蜡包膜后再涂覆重质碳酸钙粉体可以提高肥料颗粒的分散性,有效地防止其在运输过程中结块。

2.1.2 表面活性剂改性表面活性剂包含疏水基和亲水基,是极少数能显著改变物质表面或界面性质的物质,具有两个基本特点:( 1) 在物质表面或两相界面容易定向排列,使其表面性质或界面性质发生显著变化;( 2) 在溶液中的溶解度很低,在通常使用浓度范围内大部分以胶团( 缔合体) 状态存在,使其表面张力显著下降。

在进行无机粉体表面物理改性时,表面活性剂主要是依靠吸引作用、静电吸附沉积作用或直接包裹到粉体颗粒表面,从而达到表面改性的目的。

张颖等[5]用十二烷基苯磺酸钠( SDBS) 对表面包覆Al( OH)3的纳米SiO2改性后,纳米SiO2粉体的团聚现象减少了,分散性提高了,并且改性后的纳米SiO2粉体与有机基体聚氨酯弹性体( PUE) 的相容性增强了,PUE 材料的力学性能也有较大的改善,能同时达到增强增韧的效果。

如果将高能表面改性与其他表面改性方法并用,效果会更好,但是由于高能改性方法技术复杂、成本较高,目前在粉体表面处理方面的应用并不多。

2.1.3 高能表面改性高能改性是指采用超声波、辐照处理、热处理、等离子体等手段对无机粉体进行表面改性。

主要是利用其强度高、易集中能量的特点。

作用时分子间能产生强烈的振动,这可以使物质的特性和状态发生变化,从而达到对无机粉体表面改性的目的。

此外因为作用时产生的局部高温高压、强冲击波等,较大程度地弱化了微粒间的相互作用,有效地防止微粒团聚,使之充分分散[6]。

此法改性后的粒子大小均一,且不团聚,粒径大小可准确控制。

高能改性由于较少使用改性剂,因此不存在环境污染的问题。

但此技术较复杂且成本高,改性效果不够稳定,主要用于纤维等增强材料的改性,目前还较难应用在实际生产中。

将其它改性方法与高能表面改性结合处理,改性效果较理想。

单长兵等用硬脂酸改性层状硅酸钠时同时施加了超声处理,改性后硬脂酸在硅酸钠表面既有化学吸附又有物理吸附。

表面改性并未改变其物相组成,并且粒径经过改性后明显减小。

2.1.4 胶囊化改性胶囊化改性又称微乳液改性,是以无机粉体微粒作为核,运用原位聚合法将有机物单体聚合在粉体粒子表面,得到复合的胶囊化粒子。

与表面包覆改性不同,其包覆的膜是均匀的。

胶囊壳的作用是控制核内物质的放出条件,并起到隔离和屏蔽的作用。

这种方法主要用在现代医药领域,其独特的缓释作用赋予无机粉体新的特殊功能[7]。

胶囊化改性的例子有很多,如采用原位聚合法可以制备聚甲基丙烯酸酯包覆的钛白粉胶囊改性粉体,利用高速气流冲击法可以实现聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA) 在尼龙-12上、SiO2在聚乙烯上、二氧化钛和含氟石墨在尼龙-12上的包覆。

经过微小颗粒胶囊化改性不仅可以制备出无机/有机复合胶粒,改变颗粒的性质,还可以实现胶囊的缓释作用,拓宽无机粉体的应用范围[8]。

2.2 化学表面改性无机粉体表面化学改性是指通过无机粉体粒子表面和表面改性剂之间的化学吸附作用或化学反应,改变粒子的表面结构和状态,从而达到表面改性的目的。

表面化学改性法是目前最常用的表面改性方法,在无机粉体粒子表面改性技术中占有极其重要的地位。

无机粉体颗粒比表面积大,表面键态、电子态与粒子内部不同,配位不全等都为用化学方法对无机粉体粒子进行表面改性提供了有利条件。

通常,表面改性剂一端为极性基团,能与粉体表面发生化学反应而连接在一起,另一端的非极性基团能与基体形成物理缠绕或是发生化学反应,从而改变无机粉体的分散性,改善制品的性能。

2.2.1表面沉积法表面沉积法是利用无机化合物在颗粒表面进行沉淀反应,从而在颗粒表面形成一层或多层“包覆”或“包膜”,以达到改善粉体表面性质的目的。

章金兵[9]用液相沉积法对纳米ZnO/TiO2进行表面改性,改性后的粉体表面存在致密的Al2O3膜,产物经充分分散后在有机介质或水中的稳定时间明显提高,紫外线透过率则由改性前的大于8.5%降低到小于7%。

2.2.2 化学包覆化学包覆是利用表面化学方法对颗粒表面进行局部包覆,使颗粒表面有机化,从而对无机粉体颗粒表面进行改性的方法。

这种方法主要是利用官能团反应、游离基反应、整合反应、溶胶吸附等对无机粉体进行表面包覆改性。

对无机粉体进行化学包覆改性之后,可以改善其在高分子聚合基体中的分散性、相容性等,大大拓宽其应用范围。

2.2.3 机械力化学改性此法是利用粉碎、研磨等机械手段,使粉体的晶格结构等发生变化,体系内能增大,温度升高,促使粉体粒子不断分解成小颗粒,从而和其他物质发生化学结合或附着,达到表面改性的目的[10]。

机械力化学改性有两层含义: ( 1) 利用矿物超细粉碎过程中机械应力的作用激活矿物表面,使表面晶体结构与物理化学性质发生变化,从而实现应用需要; ( 2) 利用机械应力对表面激活作用和由此产生的离子或游离基引发单体烯烃类有机物聚合,或使偶联剂等表面改性剂高效附着从而实现改性。

目前,能对粉体物料进行机械力化学作用的粉碎设备主要有球磨机、气流磨、高速机械冲击式球磨机等。

粉体在超细磨过程中高活性表面的出现及微观结构变化引起表面能量增高是实施机械化学改性的基础。

高能机械力使被研磨粉体表面键发生断裂,形成具有很高反应活性的表面“悬键”,可与存在的有机物分子作用,在表面发生聚合反应或将高分子嵌段聚合物“锚定”在粉体的表面,使粉体的表面性质发生显著改变。

通过机械化学法表面改性可设计和制备自然界中不存在的复合材料,使粉体表面具有所期望的特性,达到资源高值化利用。

日本东丽公司曾把超细ZrO2粉体和聚酯酰胺微粒子置于混合机械中,由于机械力的作用而使ZrO2粉末渗入聚酰胺粒子表层,形成牢固的结合,从而使聚酰胺粒子表面均匀地包覆ZrO2,复合的ZrO2可代替ZrO2粉末用作颜料和各种涂料的基材、研磨剂和填充剂。

Kunio等曾尝试在超细粉碎TiO2的同时用硬脂酸进行表面改性处理;Tohru等则采用这种方法制备表面包覆聚苯乙烯的磁铁矿用硬脂酸钠,郑桂兵等则分别用AS和AA作改性剂对其进行表面改性,得到具有良好疏水性的重钙颗粒,且粒度减小,比表面积增大,提高了作为填料的功能性;杨春蓉等采用机械化学原理用硬脂酸作改性剂对硅灰石进行表面改性,也取得了较好的效果[11]。

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