总结了超细粉体材料的表面改性方法。
超细粉体表面改性的目的:1.改善或改变粉体颗粒的分散性;2.提高耐久性,如耐药性.耐光.耐热.耐候性等;3.提高颗粒表面活性;4.使颗粒表面形成新的物理物理.化学和机械性能及新功能,从而提高粉体的附加值。
目前,表面改性的方法很多,分类方法根据分析问题的角度而有所不同。粉末表面改性方法分为六类,即表面涂层改性.表面化学改性.机械力化学法改性.胶囊式改性.高能改性.沉淀反应改性。
一.表面包改性
表面涂层改性是指表面改性剂与颗粒表面没有化学变化,涂层和颗粒通过物理方法或范德华力连接,几乎适用于各种无机颗粒的表面改性。该方法主要利用无机物或有机物对颗粒进行表面涂层,削弱颗粒的团聚作用,由于涂层产生空间位阻力,使颗粒很难再次团聚。用于涂层改性的改性剂包括表面活性剂.超增稠剂.无机物等。
赵海燕等人以酒石酸为表活剂,研究对SiC对料浆流通性能的影响。结果表明,酒石酸的用量对碳化硅粉体表面活性的影响很大。正常情况下,当酒石酸用量为0.05%时,对碳化硅表面的改性作用*。胡圣飞等人使用聚酯超增稠剂对纳米碳酸钙进行改性,并用增粘剂的粘度来表示树脂中纳米碳酸钙的循环和渗透性。系统粘度越小,改性效果越好,改性纳米碳酸钙的粘度大大降低。陈飞跃等人用超增稠剂对碳黑进行了改性。结果表明,添加超增稠剂显著提高了系统的分散性能。*在增稠剂含量下,系统流动性高.低粘度.小触变性等特性。岳林海等在碳酸钙表面覆盖无机二氧化硅层,能在一定程度上具有二氧化硅的特性,表面光泽度.细度.耐酸性.渗透性.比表面等都有很大的提高,可以大大提高碳酸钙的应用性能。Prabhakaran氢氧化铝包覆等研究SiC粉末的表面改性。铝的覆盖率为0.1mg/m2时,SiC粉末表现出类似氧化铝的分散特性,zeta电位盖层铝增加到一定值时,悬浮液的流变性能降低。聚乙烯亚胺(PEI)可改善表面改性SiC粉体的流通性能,改性后的颗粒尺寸对称,形状多为球形。调整pH,改变聚乙烯亚胺和SiC聚乙烯亚胺吸附颗粒表面的结合SiC颗粒表面增强了颗粒之间的静电阻力,有助于提高颗粒之间的静电阻力SiC颗粒表面的渗透性和流动性。聚乙二醇作为工业增稠剂SiC粉末进行表面改性处理,通过表面改性处理,TG.IR.电镜等检测技术研究改性前后SiC粉体的流动特性.吸附.热量、形状等物理性质,阐述了聚乙二醇加入量和液体介质对各种物理性质的影响。实验结果显示:聚乙二醇添加量为5%(质量分数),介质为酒精时,改性SiC粉体流动性好;改性后,颗粒分散良好,尺寸分布均匀,形状多为小块,改性后碳化硅陶瓷产品的烧结性能也得到了提高。
二.表面化学改性
表面化学改性是通过表面改性剂和颗粒表面的化学变化或化学吸附来完成的。Shirai使用无机颗粒表面的羟基基团,Si.TiO2、白碳黑等极细颗粒表面接枝上具有聚合反应作用的基团,然后利用这些基团在粉末表面引起乙烯基聚合反应,有效提高超细粉末在有机介质中的渗透性。李伟等在研究碳黑颗粒表面接枝丙烯酸时发现,在一定环境下,丙烯酸以直接直接在碳黑颗粒表面,从透射镜观察发现,由于接枝上的聚丙烯酸长链含有离子亲水性基团,在水介质中可以更好地延伸空间阻力屏障,防止碳黑颗粒再聚合,促进碳黑颗粒分散对称,增加分散稳定性。
MasaharuYamatoto在氧化钛表面形成一种大分子硅烷偶联剂并在氧化钛表面接枝,使氧化钛在有机溶剂中很好地分散。Boven等和Tsubokawa偶氮基团和过氧基团分别引入二氧化硅表面,导致甲基丙烯酸甲酯接枝聚合。章文贡等人利用自制铝酸酯偶联剂对碳酸钙粉进行表面改性,改性后碳酸钙的吸水性.吸油量减少,粒度减小,在有机介质中易分散,热稳定温度大于300℃。Jesion.owski使用自己的硫基硅烷.乙烯基硅烷和氨基硅烷偶联剂对二氧化硅进行了表面处理。检测结果表明,经过前两种处理后,颗粒的疏水性增加,表面羟基数量大大减少,导致二次团聚减少;但氨基硅烷偶联剂没有这样的效果,主要是因为后者分子结构中的氨基除了SiO除了表面的羟基反应外,还形成了分子间的氢键,进而导致颗粒团聚。
三.机械力化学改性
机械力化学改性是指破碎.碾碎.摩擦等机械方法使矿物晶格结构.晶型发生变化,可增加系统内的温度,促进颗粒溶解.热分解.产生游离基或离子,增强矿物表面活性,促进矿物与其他物质的反应或相互粘附,达到表面改性的目的。
王东知等人研究了介质搅拌磨中重钙的表面改性过程。结果表明,介质搅拌磨中的机械化学作用对重钙改性起着积极作用,促进了重钙粒度的降低,比表面增加。在此影响下,AA.AS(国内生产的两种改性剂)药物在重钙表面进行化学吸附,实现了磨料与改性的同步,起到分散和助磨的作用。徐向阳等人选择机械化学处理改性纳米金刚石表面,利用机械力与表面活性剂的协同作用,装饰纳米金刚石表面,特别是破碎过程中的新表面,调整颗粒表面的亲水性和疏水性,实现纳米金刚石在白油介质中的稳定分散。机械化学变化改性可碎过程与表面改性过程相结合,工艺简单.改性效果好,生产效率高。丁浩.卢寿慈以硬脂酸钠为改性剂,研究了湿法极细研磨碳酸钙颗粒的表面改性。研究发现,湿法极细研磨过程中的机械力化学效应有利于颗粒表面改性,改性效果受研磨粒度影响.料浆浓度.pH.料浆温度和研磨力的影响,尤其是研磨力的影响。顾华志等将一定质量比较CaCO3和Ca(OH)2在行星球磨机中进行研磨,实现Ca(OH)2对CaCO3的覆盖和活性得到了改善CaCO3分解形成的CaO防水,获得性能良好的耐火材料。
四.胶囊式改性
胶囊改性是一种表面改性方法,在粉末颗粒表面覆盖均匀,有一定厚度的薄膜。Rong等用聚乙烯对Al2O3.SiO2包覆过的TiO2.复合颗粒胶囊化,有效提高了物质的吸光率和稳定性。朱立群等人采用原点聚合法制备了以硅树脂和陶瓷纤维为囊芯材料的微胶囊,以硅树脂和细粉混合物为囊芯材料的聚乙烯醇为囊芯材料。微胶囊将含有硅树脂的液体循环和良好的热稳定性复合到溶胶疑胶膜层中,通过微胶囊中的液体修复微裂纹,达到提高溶胶疑胶复合膜层特性的目的。
五.高能改性法
高能改性法是利用等离子体或辐射处理引起聚合反应实现改性的一种方法。研究发现,低温等离子体处理对玻璃纤维-环氧树脂复合材料的性能有一定的影响。当玻璃纤维放入等离子体发生器中时,玻璃纤维的质量损失从0.28%增加到0.82。
这是由于等离子体中的高能离子对纤维表面的腐蚀。由于粗糙度和新表面积的增加,一些极性基团可以更好地暴露出来,因此对偶联剂的吸附量大大增加。这必须提高纤维和环氧树脂的润湿性,然后提高界面粘结和复合材料的机械性能。碳黑氧化处理采用等离子体进行粉末表面改性。许多研究报等离子体处理聚合物以改变其表面属性的研究,如聚乙烯氦等离子体处理。罗世永以六羟基二硅氧烷为单体,利用高频等离子体在超微