超細硫酸鋇作為高品質(zhì)的硫酸鋇產(chǎn)品,具有無(wú)毒、無(wú)味、粒徑小等優(yōu)點(diǎn)廣泛應用于各個(gè)領(lǐng)域。但是超細硫酸鋇產(chǎn)品還存在兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題:
一方面是超細硫酸鋇顆粒粒徑小,比表面積大,表面能高,極易發(fā)生顆粒間團聚,使顆粒粒徑變大,形貌也不規整。
另一方面是超細硫酸鋇表面極性強,顆粒表現為親水疏油,與有機相容性差,與有機聚合物親和性差,影響復合材料性能,限制其應用。
為了抑制顆粒間團聚,穩定其分散體系;提高硫酸鋇的有機相容性,提高復合材料的性能,必須對超細硫酸鋇進(jìn)行表面改性,使其表面親油疏水,拓寬其應用。
1、硫酸鋇常用表面改性劑
超細硫酸鋇粒子表面極性強,易使吸附在硫酸鋇顆粒表面的水發(fā)生解離生成羥基,為硫酸鋇的表面改性提供了可能。表面改性劑首先應具有親水的極性集團和親油的非極性基團,可以吸附在硫酸鋇顆粒的表面,形成牢固的吸附層;其次還可以改變顆粒表面靜電力大小或產(chǎn)生空間位阻效應使超細硫酸鋇顆粒分散穩定,抑制其團聚;同時(shí)還應具有抗酸、堿性和耐候性。
?。?)偶聯(lián)劑
利用偶聯(lián)劑對超細硫酸鋇進(jìn)行表面包覆的工藝簡(jiǎn)單,但應用甚廣,經(jīng)偶聯(lián)劑表面改性的超細硫酸鋇作為涂料的填料,可提高復合涂料的抗震性、抗沖擊能力、強度和剛度等力學(xué)性能。
根據不同的基體材料可以?xún)?yōu)選鈦(鋁)酸酯類(lèi)、硬脂酸類(lèi)和硅烷類(lèi)等多種界面偶聯(lián)劑。
?。?)超分散劑
超分散劑是一種新型水溶性聚合物分散劑,能夠和硫酸鋇顆粒表面羥基通過(guò)氫鍵結合成吸附層或者物理作用包裹在硫酸鋇顆粒表面,降低顆粒表面張力和表面能,從而改變顆粒表面靜電力大小或產(chǎn)生空間位阻效應使分散體系穩定,抑制顆粒間的作用,改善顆粒間的團聚。常用的超分散劑:聚酯類(lèi)分散劑、低聚皂分散劑、水溶性高分子分散劑等。
?。?)有機硅
高分子有機硅是以硅氧鍵鏈(Si-O-Si)為骨架,硅原子上連接有機官能團的一類(lèi)聚合物。高分子有機硅分子中無(wú)機骨架具有結構穩定性很高,而無(wú)機骨架外的有機官能團決定了高分子有機硅分子的表面性能。
經(jīng)有機硅改性后的超細硫酸鋇可廣泛用于涂料行業(yè),與涂料物質(zhì)中的一些組分反應,可提高復合材料的流動(dòng)性,解決結塊和粉塵等問(wèn)題。常見(jiàn)的有機硅改性劑:硅烷偶聯(lián)劑、硅表面活性劑、液體硅橡膠、硅樹(shù)脂等。
2、硫酸鋇表面改性工藝
?。?)干法改性
干法改性是通過(guò)在研磨過(guò)程中改性劑和硫酸鋇顆粒分散摩擦達到改性目的。將取一定比例的改性劑和產(chǎn)品,在攪拌或研磨過(guò)程中,使改性劑包裹在硫酸鋇顆粒表面,達到改性效果。這種方法簡(jiǎn)單、易操作、成本低,但是改性劑覆蓋不均勻,結合力弱,改性效果不好。在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)上,可作為輔助改性方法使用。
?。?)原位改性
原位改性是指顆粒的合成和修飾兩個(gè)過(guò)程在反應時(shí)同步完成的,即硫酸鋇的原位改性,不僅完成了硫酸鋇的合成,還包含了對硫酸鋇的改性過(guò)程。因其原位改性的特點(diǎn),其改性劑不僅在與硫酸鋇粒子結合,還與溶液中游離的Ba2+結合,使得其改性劑不僅包裹在硫酸鋇粒子表面,還存在于顆粒之間,抑制顆粒的團聚和生長(cháng),使超細顆粒的分散性和疏水性得到提高。
來(lái)源:張貝貝. 亞微米級硫酸鋇的制備及表面改性研究[D].河北工業(yè)大學(xué),2017.
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