Пять методов модификации поверхности и характеристики наносульфата бария

Наносульфат бария, как новый тип неорганического материала, широко используется во многих областях из-за его преимуществ, таких как высокая удельная поверхность, высокая активность и хорошая диспергируемость.
Однако, с одной стороны, наносульфат бария обладает свойствами гидрофильности и олеофобности, а между ним и полимерной матрицей существует большая разница в полярности, поэтому он легко агломерируется в полимере и имеет плохую диспергируемость, что снижает его механические свойства; с другой стороны, из-за высокой поверхностной активности наносульфата бария прилегающие частицы с большой вероятностью агломерируются или агломерируются, что влияет на его применение в производстве.
Следовательно, чтобы улучшить диспергируемость сульфата бария в полимерах и улучшить комплексные характеристики наносульфата бария в композиционных материалах, необходимо модифицировать поверхность наносульфата бария, чтобы расширить область его применения.

1. Метод модификации связующего агента.
Связующий агент - это своего рода вещество с амфифильной структурой, которое может соединять неорганически-фильную группу и органо-фильную группу, то есть связующий агент играет роль молекулярного мостика, тем самым улучшая поверхность раздела между неорганическими и органическими веществами. . Типичные связующие агенты включают силаны, алюминаты, титанаты и т. д.
Силаны в настоящее время являются наиболее широко используемыми связующими агентами в больших дозах. Они очень эффективны для неорганических наночастиц с гидроксильными группами на поверхности, но обычные силановые связующие не имеют прочной связи с поверхностью сульфата бария. Более эффективным является многокомпонентный связующий агент, который способен силанизировать поверхность наносульфата бария, но дорог и сложен в использовании.
Титанатные связующие агенты оказывают хороший модифицирующий эффект на большинство неорганических частиц, поскольку титанаты могут образовывать химические связи со свободными протонами на поверхности наносульфата бария, тем самым образуя на его поверхности органическую пленку, вызывающую изменение свойств поверхности. 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 его молекулах химически реагируют со свободными протонами на поверхности сульфата бария, образуя мономолекулярную пленку и образуя необратимую связь Al-O, тем самым улучшая характеристики продукта. Его производительность также лучше, чем у других связующих агентов.

2. Метод модификации ПАВ.
Поверхностно-активное вещество имеет длинноцепочечную алкильную группу на одном конце молекулы, которая может быть равномерно диспергирована в полимерной матрице; другой конец представляет собой полярную гидрофильную группу, которая может подвергаться физической адсорбции или химической реакции с поверхностью сульфата бария и обертываться вокруг поверхности сульфата бария для достижения цели модификации. К обычным поверхностно-активным веществам относятся высшие жирные кислоты и их соли, спирты, амины, фосфаты и др.
Поверхностно-активные вещества имеют низкую стоимость, много 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. Жирные кислоты (соли) являются более распространенными и очень дешевыми модификаторами поверхности сульфата бария. Модифицированный наносульфат бария обладает лучшей диспергируемостью и сродством к полимерам. Модифицированный наносульфат бария нелегко осаждать в воде из-за его поверхностного натяжения, поэтому степень активации можно использовать для отражения эффекта модификации поверхности.

3. Метод модификации составного модификатора.
Композиционный модификатор представляет собой составную формулу, состоящую из двух или более отдельных модификаторов, таких как пальмитат натрия/стеарат натрия, стеарат натрия/сульфат цинка, стеарат натрия/додецилсульфонат натрия/полиоксиэтиленовый эфир аллилового спирта и другие композиционные модификаторы. При модификации наносульфата бария композитный модификатор может в полной мере раскрыть преимущества каждого модификатора, делая эффект модификации лучше, чем эффект одиночной модификации, отвечая потребностям специализации и функционализации.
Чжан Бэйбэй и др. использовали стеарат натрия для модификации поверхности ультрадисперсного сульфата бария. В результате исследования установлено, что снизились температура и массовая доля, сэкономились энергозатраты, а степень активации достигла 99,90%. После модификации композитным модификатором пальмитат/стеарат натрия термостойкость продукта улучшилась по сравнению с эффектом модификации одним модификатором, распределение частиц по размерам стало более узким, а средний размер частиц снизился с 0,89 мкм. (немодифицированный) до 0,78 мкм. Это связано с тем, что полярные группы модификатора реагируют с частицами сульфата бария, а неполярные группы покрываются снаружи. После модификации композита длинные углеродные цепи переплетаются, образуя сетчатую структуру, что повышает его гидрофобность. Использование этого метода модификации станет одним из будущих направлений развития.

4. Метод модификации 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 низкие производственные затраты, прост в эксплуатации, а условия выпадения осадков легко контролировать. Это один из широко используемых методов модификации поверхности частиц. Различные модификаторы и осадители дают частицы разного размера и морфологии.

5. Способ модификации неорганического покрытия.
Модификация неорганического покрытия заключается в формировании покровной пленки на поверхности частиц за счет физического воздействия или силы Ван-дер-Ваальса без других реакций с ее поверхностью. В качестве модификаторов обычно выбирают оксиды металлов, такие как диоксид титана (TiO2), диоксид кремния (SiO2) и оксид цинка.

В последние годы проводится все больше исследований по нанесению и модификации наночастиц, поскольку покрытие сульфатом бария позволяет предотвратить окисление наночастиц, рост кристаллов, коррозию и агломерацию, улучшить поверхностные свойства наносульфата бария, повысить его поверхностно-активную активность. точек и расширить диапазон применения. Этот метод улучшает диспергируемость неорганических частиц в различных средах, однако однородность и прочность покрытия трудно контролировать, что является проблемой, требующей решения в реальной эксплуатации.