納米氧化鋅是一種新型的功能精細無(wú)機化工材料,由于其粒子尺寸小、比表面積大,在化學(xué)、光學(xué)、生物和電學(xué)等方面具有獨特的物理化學(xué)性能,廣泛應用于抗菌添加劑、催化劑、橡膠、染料、油墨、涂料、玻璃、壓電陶瓷、光電子以及日用化工等領(lǐng)域,開(kāi)發(fā)利用前景廣闊。
但由于納米氧化鋅具有比表面積大和比表面能大等特點(diǎn),表面極性較強,自身易團聚;在有機介質(zhì)中不易均勻分散,這就極大地限制了其納米效應的發(fā)揮。因此對納米氧化鋅粉體進(jìn)行分散和表面改性成為納米材料在基體中應用前必要的處理手段。
目前,納米氧化鋅常見(jiàn)的表面改性方法主要有:表面包覆改性法、表面化學(xué)改性法、機械力化學(xué)改性法、沉淀反應改性法、外膜層改性法和高能表面改性法等。
1、納米氧化鋅表面包覆改性
這是目前無(wú)機填料或顏料主要的表面改性方法,利用表面活性劑覆蓋于粒子表面,賦于粒子表面新的性質(zhì)。常用的表面改性劑有硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯類(lèi)偶聯(lián)劑、硬脂酸、有機硅等。
舉例:
王國宏等采用桂酸鈉對納米氧化鋅進(jìn)行表面改性,在桂酸鈉用量為15%,pH值為6、改性時(shí)間為1.5h的條件下,改性后的納米氧化鋅的親油化度達到79.2%,能較好地分散于甲醇和二甲苯中。
莊濤等采用鈦酸酯偶聯(lián)劑對納米氧化鋅進(jìn)行表面改性,鈦酸酯用量為3%,溫度30℃,攪拌時(shí)間90min時(shí),納米氧化鋅活化指數可達到99.83%。改性后的納米氧化鋅應用到天然橡膠中,其tst、t90均延長(cháng),拉伸強度、拉斷伸長(cháng)率、屈撓性均提高。
2、納米氧化鋅機械化學(xué)改性
這是一種運用粉碎、摩擦等方法利用機械應力對粒子表面進(jìn)行激活,以改變其表面晶體結構和物理化學(xué)結構。這種方法使分子晶格發(fā)生位移,內能增大,在外力的作用下活性的粉末表面與其他物質(zhì)發(fā)生反應、附著(zhù),以達到表面改性的目的。
舉例:
李國棟等用無(wú)水乙醇作分散介質(zhì),將納米氧化鋅球磨2h,得到了無(wú)團聚的納米氧化鋅。此方法成本低、產(chǎn)量大、粒徑可控,頗具工業(yè)化潛力。
蘇小莉等以硬脂酸為改性劑,在氣流粉碎機中對納米氧化鋅進(jìn)行解團聚和表面改性,結果表明:硬脂酸分子化學(xué)鍵合在氧化鋅表面,改性前后氧化鋅的晶體結構相同,其顆粒的團聚性降低,二次粒徑明顯減小。通過(guò)測定改性樣品的活化指數和親油化度,選擇最佳的改性劑用量為氧化鋅質(zhì)量的10%,氧化鋅表面親油疏水,在有機溶劑中有較好的分散性能。
3、納米氧化鋅沉淀反應改性
該方法是利用有機或無(wú)機物在粒子表面沉淀一層包覆物,以改變其表面性質(zhì)。
舉例:
伊春雷等在制備氧化鋅的前驅物——堿式碳酸鋅的過(guò)程中原位包覆Al2O3,與傳統的表面包覆工藝相比減少了多次粒子團聚的工藝過(guò)程,改善了包覆效果,包覆的氧化鋅復合粉體粒徑為50nm左右、包覆層為3-5nm。包覆厚的納米氧化鋅光催化活性得到明顯降低,但保證了其優(yōu)異的紫外吸附性能。
目前,納米氧化鋅的制備技術(shù)已經(jīng)取得了一些突破,在國內形成了幾家產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)廠(chǎng)家。但是納米氧化鋅的表面改性技術(shù)及應用技術(shù)尚未受到重視,導致其應用領(lǐng)域的開(kāi)拓受到了較大的限制。因此,需要加強對納米氧化鋅產(chǎn)品的表面改性和應用進(jìn)行研究,開(kāi)拓高性能產(chǎn)品,拓寬產(chǎn)品的應用領(lǐng)域,以滿(mǎn)足不同領(lǐng)域對納米氧化鋅產(chǎn)品的需求。
培訓內容:
1.什么是粉體表面改性?
2.粉體有機化表面改性常用技術(shù)、設備和藥劑
3.粉體有機化表面改性的應用領(lǐng)域和效果分析
4.粉體無(wú)機包覆改性的工藝設計和參數控制方法
5.粉體無(wú)機包覆改性的應用領(lǐng)域和效果分析
6.粉體表面改性在工程塑料中的應用
7.粉體表面改性在汽車(chē)塑料中的應用
8.粉體表面改性在家電塑料中的應用
9.粉體改性設備用戶(hù)案例分析與現場(chǎng)交流參觀(guān)
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