Пять основных методов модификации поверхности и характеристики наносульфата бария

Пять основных методов модификации поверхности и характеристики наносульфата бария

Сульфат бария, новый тип неорганического материала, широко используется во многих областях благодаря своим преимуществам: высокой удельной поверхности, высокой активности и хорошей диспергируемости.

Однако, с одной стороны, наносульфат бария обладает гидрофильными и олеофобными свойствами, и между ним и полимерной матрицей существует большая разница в полярности, поэтому он легко агломерируется в полимере, а его диспергируемость плохая, что снижает его механические свойства; с другой стороны, благодаря нанометровому размеру сульфат бария обладает высокой поверхностной активностью, легко агломерируется или агломерируется между соседними частицами, что влияет на его применение в производстве.

Следовательно, чтобы улучшить диспергируемость сульфата бария в полимере и улучшить комплексные характеристики наносульфата бария в композиционных материалах, необходимо модифицировать поверхность наносульфата бария, чтобы расширить область его применения.

1. Модификация связующего агента

Связующий агент представляет собой своего рода вещество с амфотерной структурой, которое может соединять неорганически-фильную группу и органо-фильную группу, то есть связующий агент действует как молекулярный мост, чтобы создать границу раздела между неорганическими и органическими иметь значение. повышенная. Типичные связующие агенты включают силаны, алюминаты, титанаты и т.п.

Силан представляет собой связующий агент, который широко используется и используется в больших количествах. Он очень эффективен для неорганических наночастиц с гидроксильными группами на поверхности, но обычный силановый связующий агент имеет слабую силу связывания с поверхностью сульфата бария. Более эффективным является многокомпонентный связующий агент, способный силанизировать поверхность наносульфата бария, который дорог и сложен в использовании.

Титанатный связующий агент оказывает хорошее модифицирующее воздействие на большинство неорганических частиц, поскольку титанат может образовывать химическую связь со свободными протонами на поверхности наносульфата бария, образуя тем самым органическую пленку на его поверхности, что приводит к поверхностным свойствам. произошли изменения. Однако из-за высокой цены и наличия вредных для здоровья человека ингредиентов его применения становится все меньше.

Алюминатный связующий агент представляет собой новый тип связующего агента. Легко гидролизуемые алкоксигруппы в молекуле химически реагируют со свободными протонами на поверхности сульфата бария, образуя мономолекулярную пленку и образуя необратимые связи Al-O. Тем самым улучшая характеристики продукта, его производительность также лучше, чем у других связующих агентов.

2. Модификация ПАВ

Один конец молекулы поверхностно-активного вещества представляет собой длинноцепочечную алкильную группу, которая может быть равномерно диспергирована в полимерной матрице; другой конец представляет собой полярную гидрофильную группу, которая может физически адсорбироваться или химически реагировать с поверхностью сульфата бария и обернута на поверхности сульфата бария. цель модификации. Обычно используемыми поверхностно-активными веществами являются высшие жирные кислоты и их соли, спирты, амины, фосфаты и др.

ПАВ имеют низкую стоимость, множество видов и большой объем производства. Различные типы поверхностно-активных веществ можно использовать для синтеза продуктов с разными свойствами. Технология модификации относительно зрелая, поэтому ее используют все чаще. Жирная кислота (соль) является относительно распространенным и недорогим модификатором поверхности сульфата бария, а модифицированный наносульфат бария обладает хорошей диспергируемостью и сродством в полимере. Модифицированный наносульфат бария нелегко осаждать в воде из-за его поверхностного натяжения, поэтому степень активации можно использовать для отражения качества эффекта модификации поверхности.

3. Модификация модификатора соединения

Сложный модификатор представляет собой составную формулу, состоящую из 2 или более отдельных модификаторов, таких как пальмитат натрия/стеарат натрия, стеарат натрия/сульфат цинка, стеарат натрия/додекан, сульфонат натрия/полиоксиэтиленовый эфир аллилового спирта и другие сложные модификаторы. При модификации наносульфата бария выбор композитного модификатора может полностью раскрыть преимущества каждого модификатора, так что эффект модификации будет лучше, чем эффект одиночной модификации, и будет отвечать потребностям специализации и функционализации.

Чжан Бэйбэй и др. использовали стеарат натрия для модификации поверхности ультрадисперсного сульфата бария. Исследование показало, что температура и массовая доля были снижены, потребление энергии было снижено, а степень активации достигла 99,90%. После модификации композитным модификатором пальмитат/стеарат натрия термостойкость продукта улучшается по сравнению с эффектом модификации одним модификатором, гранулометрический состав сужается, а средний размер частиц составляет от 0,89 мкм (немодифицированный). ) уменьшено до 0,78 мкм. Это связано с тем, что полярные группы модификатора реагируют с частицами сульфата бария, а неполярные группы покрываются снаружи. После модификации соединения длинные углеродные цепи переплетаются друг с другом, образуя сетчатую структуру, что повышает его гидрофобность. Использование этого метода модификации станет одним из направлений будущих разработок.

4. Модификация реакции осаждения.

Метод модификации реакцией осаждения представляет собой метод, при котором модификатор добавляется в реакцию посредством реакции химического осаждения с образованием покрывающей пленки на поверхности сульфата бария.

Этот метод модификации имеет низкую себестоимость, прост в эксплуатации и легко контролирует условия осаждения и является одним из широко используемых методов модификации поверхностей частиц. Размер и морфология частиц, приготовленных с использованием разных модификаторов и осадителей, также различны.