Năm phương pháp biến đổi bề mặt chính và đặc tính của nano bari sunfat

Năm phương pháp biến đổi bề mặt chính và đặc tính của nano bari sunfat

Là một loại vật liệu vô cơ mới, nano-bari sunfat được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực vì ưu điểm là diện tích bề mặt riêng cao, hoạt tính cao và khả năng phân tán tốt.

Tuy nhiên, một mặt, nano bari sunfat có đặc tính ưa nước và kỵ nước, đồng thời có sự khác biệt lớn về độ phân cực giữa nó và ma trận polyme, do đó dễ kết tụ trong polyme và độ phân tán của nó kém, làm giảm khả năng phân tán của nó. tính chất cơ học; mặt khác, do kích thước nanomet nên Barium sulfate có hoạt tính bề mặt cao và dễ kết tụ hoặc kết tụ giữa các hạt liền kề, ảnh hưởng đến ứng dụng của nó trong sản xuất.

Do đó, để cải thiện khả năng phân tán của bari sunfat trong polymer và cải thiện hiệu suất toàn diện của nano-bari sunfat trong vật liệu composite, cần phải sửa đổi bề mặt của nano-bari sunfat để mở rộng phạm vi ứng dụng của nó.

1. Sửa đổi tác nhân ghép nối

Tác nhân liên kết là một loại chất có cấu trúc lưỡng tính, có thể kết nối nhóm ái lực vô cơ và nhóm ái lực hữu cơ, nghĩa là tác nhân liên kết đóng vai trò như một cầu nối phân tử, tạo ra sự giao tiếp giữa vô cơ và hữu cơ. vấn đề. được nâng cao. Các tác nhân ghép nối điển hình bao gồm silan, aluminat, titanat và các chất tương tự.

Silane là chất kết dính được sử dụng rộng rãi và sử dụng với số lượng lớn. Nó rất hiệu quả đối với các hạt nano vô cơ có nhóm hydroxyl trên bề mặt, nhưng chất liên kết silane nói chung có lực liên kết yếu với bề mặt của bari sunfat. Loại hiệu quả hơn là chất liên kết đa thành phần, có thể silan hóa bề mặt của nano-bari sunfat, chất này đắt tiền và phức tạp khi sử dụng.

Tác nhân liên kết titanate có tác dụng biến đổi tốt đối với hầu hết các hạt vô cơ, bởi vì titanate có thể hình thành liên kết hóa học với các proton tự do trên bề mặt nano bari sulfat, từ đó tạo thành màng hữu cơ trên bề mặt của nó, dẫn đến tính chất bề mặt. những thay đổi đã xảy ra. Tuy nhiên, do giá thành cao và chứa nhiều thành phần có hại cho sức khỏe con người nên ứng dụng của nó ngày càng ít.

Tác nhân ghép aluminate là một loại tác nhân ghép mới. Các nhóm alkoxy dễ bị thủy phân trong phân tử phản ứng hóa học với các proton tự do trên bề mặt bari sunfat để tạo ra màng đơn phân tử và hình thành liên kết Al-O không thể đảo ngược. Qua đó nâng cao tính năng của sản phẩm, hiệu quả của nó cũng tốt hơn so với các tác nhân ghép khác.

2. Sửa đổi chất hoạt động bề mặt

Một đầu của phân tử chất hoạt động bề mặt là nhóm alkyl chuỗi dài, có thể phân tán đồng đều trong nền polyme; đầu còn lại là nhóm ưa nước có cực, có thể hấp phụ vật lý hoặc phản ứng hóa học với bề mặt của bari sunfat và được bọc trên bề mặt của bari sunfat. mục đích sửa đổi. Các chất hoạt động bề mặt thường được sử dụng là các axit béo cao hơn và muối, rượu, amin, phốt phát, v.v. của chúng.

Chất hoạt động bề mặt có giá thành thấp, nhiều chủng loại và sản lượng lớn. Các loại chất hoạt động bề mặt khác nhau có thể được sử dụng để tổng hợp các sản phẩm có đặc tính khác nhau. Công nghệ sửa đổi tương đối trưởng thành nên ngày càng được sử dụng nhiều. Axit béo (muối) là chất biến tính bề mặt tương đối phổ biến và rẻ tiền đối với bari sunfat, và nano-bari sunfat biến tính có độ phân tán và ái lực tốt trong polyme. Nano bari sunfat biến tính không dễ kết tủa trong nước do sức căng bề mặt của nó, do đó mức độ kích hoạt có thể được sử dụng để phản ánh chất lượng của hiệu ứng biến đổi bề mặt.

3. Sửa đổi công cụ sửa đổi hợp chất

Chất điều chỉnh hợp chất là một công thức hỗn hợp bao gồm 2 chất điều biến đơn trở lên, chẳng hạn như natri palmitat/natri stearat, natri stearate/kẽm sulfat, natri stearate/dodecane Natri sulfonate/allyl rượu polyoxyetylen ete và các chất biến tính tổng hợp khác. Khi sửa đổi nano bari sulfat, việc chọn một bộ sửa đổi tổng hợp có thể phát huy hết các ưu điểm của từng bộ sửa đổi, nhờ đó hiệu quả sửa đổi tốt hơn hiệu ứng sửa đổi đơn lẻ và đáp ứng nhu cầu chuyên môn hóa và chức năng hóa.

Zhang Beibei và cộng sự. đã sử dụng natri stearat để biến đổi bề mặt của bari sunfat siêu mịn. Nghiên cứu cho thấy nhiệt độ và phần khối lượng đều giảm, tiết kiệm năng lượng tiêu thụ và mức độ kích hoạt đạt 99,90%. Sau khi biến tính bằng chất biến tính hỗn hợp natri palmitate/natri stearat, khả năng chịu nhiệt của sản phẩm được cải thiện so với hiệu quả của biến tính chất biến tính đơn lẻ, phân bố kích thước hạt được thu hẹp và kích thước hạt trung bình là từ 0,89μm (không biến tính). ) giảm xuống còn 0,78 μm. Điều này là do các nhóm phân cực của chất biến tính phản ứng với các hạt bari sunfat và các nhóm không phân cực được phủ bên ngoài. Sau khi biến đổi hợp chất, các chuỗi carbon dài được đan xen với nhau để tạo thành cấu trúc mạng lưới, giúp tăng cường tính kỵ nước của nó. Việc sử dụng phương pháp sửa đổi này sẽ là một trong những xu hướng phát triển trong tương lai.

4. Biến đổi phản ứng kết tủa

Phương pháp biến đổi phản ứng kết tủa là phương pháp trong đó chất biến tính được thêm vào phản ứng thông qua phản ứng kết tủa hóa học để tạo thành màng phủ trên bề mặt bari sunfat.

Phương pháp sửa đổi này có chi phí sản xuất thấp, vận hành đơn giản và dễ dàng kiểm soát các điều kiện kết tủa và là một trong những phương pháp được sử dụng phổ biến để sửa đổi bề mặt hạt. Kích thước hạt và hình thái được điều chế bằng các chất biến tính và chất kết tủa khác nhau cũng khác nhau.