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超細粉體材料表面改性方法概括分析

超細粉體表面改性的目的:1、為了改善或改變粉體粒子的分散性;2、改善耐久性,如耐藥、耐光、耐熱、耐候性等;3、提高顆粒表面活性;4、使顆粒表面產生新的物理、化學和機械性能及新的功能,從而提高粉體的附加值。

目前,表面改性的方法很多,分類方法依分析問題的角度不同而異。粉體表面改性方法分為6類,即:表面包覆改性、表面化學改性、機械力化學法改性、膠囊式改性、高能改性、沉淀反應改性。中國粉體網編輯對以上6種改性方面進行了梳理如下。

 一、表面包覆改性

 表面包覆改性是表面改性劑與粒子表面無化學反應,包覆物與粒子間依靠物理方法或范德華力而連接,該方法幾乎適用于各類無機粒子的表面改性。此方法主要利用無機化合物或有機化合物對粒子進行表面包覆,減弱粒子的團聚作用,而且由于包覆物而產生了空間位阻斥力,使粒子再團聚十分困難。用于包覆改性的改性劑有表面活性劑、超分散劑、無機物等。

 趙海燕等以酒石酸作為表面活性劑,研究對SiC料漿流動性能的影響。結果表明:酒石酸的用量對碳化硅粉體表面活性的影響有很大程度的差別。一般情況下,酒石酸在用量為0.05%時,對碳化硅表面改性作用最好。胡圣飛等使用聚酯超分散劑改性納米碳酸鈣并用增塑劑的糊粘度來表征填料納米碳酸鈣在樹脂中的流動性和分散性的好壞,體系的粘度越小則改性效果越好,經改性的納米碳酸鈣的糊粘度大幅度降低。陳飛躍等用超分散劑對炭黑進行改性,結果表明,超分散劑的加入明顯改善了體系的分散性能,在最佳分散劑含量下,體系具有高流動度、低粘度、小觸變性等性質。岳林海等在碳酸鈣表面包覆無機二氧化硅層,可使其在一定程度上具有二氧化硅的性質,表面光滑度、白度、耐酸性、分散性、比表面積等都有較大的提高,能大大改善碳酸鈣的應用性能。Prabhakaran等研究了氫氧化鋁包覆SiC粉體的表面改性。在鋁的覆蓋率為0.1mg/m2時,SiC粉體表現出類似氧化鋁的分散特性,zeta電位明顯改善;當覆蓋層鋁增大到一定值時,懸浮液的流變性能降低。聚乙烯亞胺(PEI)表面改性可以提高SiC粉體的流動性能,改性后的顆粒尺寸均勻,形狀多為球狀。調節pH,改變聚乙烯亞胺和SiC顆粒表面的結合方式,聚乙烯亞胺吸附到SiC顆粒表面,增加了顆粒之間的靜電排斥能,有助于提高SiC顆粒表面的分散性和流動性。采用聚乙二醇作為分散劑對工業用SiC粉體進行表面改性處理,通過TG、IR、電鏡等測試技術研究了改性前后SiC粉體的流動特性、吸附、熱重以及形貌等物性,分析了聚乙二醇加入量及液體介質對各種物性的影響。試驗結果表明:聚乙二醇添加量為5%(質量分數),介質為乙醇時,改性SiC粉體流動特性較好;改性后顆粒之間分散較好,尺寸分布均勻,形狀多為塊狀分布,而且粉體改性后碳化硅陶瓷制品的燒結性能也得到了改善。


 

二、表面化學改性

 表面化學改性通過表面改性劑與顆粒表面進行化學反應或化學吸附的方式完成。Shirai等利用無機顆粒表面的羥基基團,在Si、TiO2和白炭黑等超細粒子表面接枝上具有引發聚合反應作用的基團,然后用這些基團引發乙烯基在粉體表面發生聚合反應,有效提高了超細粉體在有機介質中的分散性。李瑋等在研究炭黑顆粒表面接枝丙烯酸中發現,在一定條件下,丙烯酸單體可以直接接枝在炭黑顆粒表面,從透射電鏡觀察中發現,由于接枝上去的聚丙烯酸長鏈含有離子親水基團,在水介質中能較好地伸展空間位阻屏障作用,阻止了炭黑粒子的再聚集,使得炭黑粒子分散均勻,分散穩定性增加。


2018年7月2日 16:05
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