海扬超微粉体的表面改性

      超微粉体的表面改性或表面处理技术是一门新兴科学。20世纪90年代以来,随着纳米粉体制备技术的发展,以改善纳米粉体分散性、表面活性、功能性以及与其他物质之间的相容性为目的的表面处理或表面修饰技术应运而生。20世纪90年代中期,国际材料会议提出了纳米粒子的表面工程新概念。所谓表面工程就是用物理、化学方法改变粒子表面的结构和状态,从而赋予粒子新的功能,并使其物性(如粒度、流动性、电气特性等)得到改善,实现人们对纳米粒子表面性质的控制,近年来超微粉体的表面改性或表面处理(包括纳米粒子的房谓表面修饰)已形成了一个新的研究领域,从改性处理方法到对超微粉体表面性质以及应用性能的影响都有许多问题值得探讨。在这个领域进行研究的重要意义在于,人们可以根据应用的需要有针对性地对超微粉体表面进行改性,不但可以深人认识超微粉体表面的基本物理化学效应,而且也改善和优化了超微粉体的物化性能和应用性能或天然禀赋,扩大了超微粉体的应用范围。通过对超微粉体的表面处理或表面改性,可以达到以下四个方面的目的。

①改善或改变超微粉体的分散性。

@提高超微颗粒的表面活性。

③使超微颗粒表面产生新的物理、化学、机械性能及新的功能④优化或提高超微粉体与其他物质之间的相容性。

超微粉体经表面处理或表面改性后,由于表面性质发生了变化,其吸附、润湿、分散等一系列性质都将发生变化。在涂料中,对确定的基料来说,分散体系的稳定性(包括光化学稳定性等)直接由分散粒子的表面性质所决定。在复合材料中,材料的复合是通过直接接触实现的,因此界面的微观结构和性质将直接影响其结合力性质、黏合强度和复合材料的力学性能以及物理功能,为了增加粗续粉体与聚合物的界面结合力,提商复合材料的性能,要求超微粉体与有机咳无机苏料有很好的相容性,能够在基料中均勾分散,例如使用量很大的钛白粉没超微二氧化e(白炭属),无论是用于涂料还是离聚物,凡是具有优良性能、在市场上有竞争力的产品都进行过表面处理或表面改性,因此,超微粉体表面改性处理的研究不仅具有学术意义,更有重要的实用价值.

       在表面化学领域研究超微粉体的表面改性处理主要是研究或探讨超微粉体表面处理中的一些基本(科学)问题,如改性处理方法和机理,改性处理样品(吸附剂)和吸附质之间的作用力性质、样品改性处理前后吸附作用、表面能与湿性能、表面电性、流变性等的变化规律及界面层结构等,在工程上,超微粉体的表面改性处理主要着眼于工艺和效果以及改性处理产品在各方面的应用技术。

超微粉体的表面改性处理研究主要包括以下四个方面的内容

①研究超微粒子的表面特性,以便有针对性地进行表面改性处理。这种研究包括用高倍电子显微镜对粒子的表面结构状态进行观察分析,用XPS (X射线光电子能谱), UPS (紫外光电子能谱), AES (俄歌电子能谱), EDS (离子探针显微分析), ESR (电子自旋共振)、原子力显微镜等测试粒子的表面组成、结合状态、杂质及成分迁移,用电势演定仪测定粒子的表面电势,用电沫仅测定粒子的表面电荷,用能谱仪测定粒子的表面能态,用表面力测定仅测定数子的表面装着力,浸调角和其他作用力

②利用上述测定结果对粒子的表面特性进行综合分析评估

(表面改性处理方法,工艺及表面改性剂或处理剂的配方,

④表面改性处理产品的应用与效果评价。

      本节主要讨论超微粉体的表面改性处理方法、常用的表面改性剂与应用以及改性工艺与设备。