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對(duì)于納米粉體來說,制備只是步,最困難的是對(duì)不同介質(zhì)和不同場(chǎng)合的表面改性和處理。
在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中,納米材料因其粒徑小、比表面積大、表面能高等特點(diǎn),嚴(yán)重限制了其應(yīng)用。另外,納米粉體與介質(zhì)的不相容性會(huì)導(dǎo)致納米粉體的空隙和相分離,因此有必要對(duì)納米粉體進(jìn)行表面處理。
納米粉體的團(tuán)聚
目前,納米粉體的表面改性方法主要有偶聯(lián)劑改性、有機(jī)改性、無機(jī)改性等。
1、納米粉體偶聯(lián)劑的改性
偶聯(lián)劑改性是偶聯(lián)劑與納米粉體表面發(fā)生化學(xué)偶聯(lián)反應(yīng)。除范德華力、氫鍵或配位鍵相互作用外,二者之間還存在離子鍵和共價(jià)鍵。偶聯(lián)劑廣泛應(yīng)用于納米粉體的表面改性。
偶聯(lián)劑改性納米粉體的用量應(yīng)適當(dāng)。偶聯(lián)劑用量過小,不能與納米粉體充分結(jié)合,改性不;偶聯(lián)劑用量過多,會(huì)形成有機(jī)改性粉體的物理纏結(jié)點(diǎn),再次產(chǎn)生較大的聚集體,導(dǎo)致顆粒團(tuán)聚。
從改善納米粉體物理性能的角度來看,偶聯(lián)劑可以大大改善納米粉體的分散性,但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。仍有少量團(tuán)聚,影響了納米粉體的功能發(fā)揮。雖然填料的耐水性和憎水性得到了一定程度的提高,但對(duì)填料的耐水性和憎水性的要求也越來越高。因此,如何開發(fā)一種新型的偶聯(lián)劑對(duì)納米粉體進(jìn)行改性,使其表面具有惰性,具有較高的耐水性、疏水性和分散性,是一個(gè)重要的課題。
2、納米粉體的有機(jī)改性
無機(jī)納米粒子表面存在大量的活性基團(tuán),如炭黑和碳纖維表面的酚基、羥基和醌基,二氧化硅、氧化鈦、氧化鋅等無機(jī)納米粒子中也含有活性羥基。
將聚合物接枝到無機(jī)粒子表面后,可以將無機(jī)材料的優(yōu)良性能(如耐熱性、導(dǎo)電性、強(qiáng)磁性)與聚合物的優(yōu)良性能相結(jié)合,形成具有新功能的有機(jī)無機(jī)混合材料。另外,將聚合物接枝到粒子表面后,無機(jī)納米粒子在有機(jī)溶劑和聚合物中的分散性顯著增加。一般來說,在有機(jī)溶劑和聚合物中進(jìn)行聚合和填充可以大批量、均勻進(jìn)行,加工操作容易,顆粒表面功能設(shè)計(jì)也有無限變化的可能。
3、無機(jī)納米粉體的表面改性
當(dāng)無機(jī)材料作為改性劑時(shí),無機(jī)物與納米粒子表面沒有化學(xué)反應(yīng)。改性劑和納米粒子的結(jié)合取決于物理方法或范德華力。一般來說,無機(jī)化合物是用來沉淀在納米粒子表面形成表面涂層的。經(jīng)過一系列處理后,涂層被固定在納米粒子表面,降低了納米粒子的活性,改善了納米粒子的分散性。
例如,包覆氫氧化鐵膠體的納米,由于外層薄膜的作用,可以阻止電子空穴與水、氧的結(jié)合,從而降低納米的光化學(xué)性能,提高產(chǎn)品的耐候性。