納米氧化鋅如何進(jìn)行表面改性？

山東埃爾派 | 點(diǎn)擊量：0次 | 2021-04-09

摘要

納米氧化鋅是一種新型的功能精細(xì)無機(jī)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(dú)特的物理化學(xué)性能，廣泛應(yīng)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(qiáng)，自身易團(tuán)聚；在有機(jī)介質(zhì)中不易均勻分散，這就極大地限制了其納米效應(yīng)的發(fā)揮。因此，對(duì)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(yīng)用前必要的處理手段。

1、納米氧化鋅表面包覆改性

這是目前無機(jī)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，賦予粒子表面新的性質(zhì)。常用的表面改性劑有硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯類偶聯(lián)劑、硬脂酸、有機(jī)硅等。

王國宏等采用桂酸鈉對(duì)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(dá)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(duì)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(shù)可達(dá)到99.83%。改性后的納米氧化鋅應(yīng)用到天然橡膠中，其tst、t90均延長，拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長率、屈撓性均提高。

2、納米氧化鋅機(jī)械化學(xué)改性

這是一種運(yùn)用粉碎、摩擦等方法利用機(jī)械應(yīng)力對(duì)粒子表面進(jìn)行激活，以改變其表面晶體結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)結(jié)構(gòu)。這種方法使分子晶格發(fā)生位移，內(nèi)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(yīng)、附著，以達(dá)到表面改性的目的。

李國棟等用無水乙醇作分散介質(zhì)，將納米氧化鋅球磨2h，得到了無團(tuán)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(jī)中對(duì)納米氧化鋅進(jìn)行解團(tuán)聚和表面改性，結(jié)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(jié)構(gòu)相同，其顆粒的團(tuán)聚性降低，二次粒徑明顯減小。通過測(cè)定改性樣品的活化指數(shù)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(jī)溶劑中有較好的分散性能。

3、納米氧化鋅沉淀反應(yīng)改性

該方法是利用有機(jī)或無機(jī)物在粒子表面沉淀一層包覆物，以改變其表面性質(zhì)。

伊春雷等在制備氧化鋅的前驅(qū)物——堿式碳酸鋅的過程中原位包覆Al₂O₃，與傳統(tǒng)的表面包覆工藝相比減少了多次粒子團(tuán)聚的工藝過程，改善了包覆效果，包覆的氧化鋅復(fù)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(nèi)形成了幾家產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)廠家。但是納米氧化鋅的表面改性技術(shù)及應(yīng)用技術(shù)尚未受到重視，導(dǎo)致其應(yīng)用領(lǐng)域的開拓受到了較大的限制。因此，需要加強(qiáng)對(duì)納米氧化鋅產(chǎn)品的表面改性和應(yīng)用進(jìn)行研究，開拓高性能產(chǎn)品，拓寬產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，以滿足不同領(lǐng)域?qū){米氧化鋅產(chǎn)品的需求。

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