Vijf methoden voor oppervlaktemodificatie en kenmerken van nano-bariumsulfaat

Nano-bariumsulfaat wordt als nieuw type anorganisch materiaal op veel gebieden veel gebruikt vanwege de voordelen ervan, zoals een hoog specifiek oppervlak, hoge activiteit en goede dispergeerbaarheid.
Aan de ene kant heeft nano-bariumsulfaat echter de eigenschappen hydrofiliciteit en oleofobiciteit, en er is een groot polariteitsverschil tussen het nanobariumsulfaat en de polymeermatrix, waardoor het gemakkelijk in het polymeer kan agglomereren en een slechte dispergeerbaarheid heeft, waardoor de kwaliteit ervan wordt verminderd. mechanische eigenschappen; aan de andere kant is het vanwege de hoge oppervlakteactiviteit van nano-bariumsulfaat zeer waarschijnlijk dat aangrenzende deeltjes agglomereren of agglomereren, wat de toepassing ervan in de productie beïnvloedt.
Om de dispergeerbaarheid van bariumsulfaat in polymeren te verbeteren en de uitgebreide prestaties van nano-bariumsulfaat in composietmaterialen te verbeteren, is het daarom noodzakelijk om het oppervlak van nano-bariumsulfaat te modificeren om het toepassingsbereik ervan uit te breiden.

1. Modificatiemethode voor koppelmiddelen
Koppelingsmiddel is een soort stof met een amfifiele structuur, die de anorganisch-fiele groep en de organisch-fiele groep kan verbinden, dat wil zeggen dat het koppelingsmiddel de rol speelt van een moleculaire brug, waardoor het grensvlak tussen anorganische en organische stoffen wordt verbeterd. . Typische koppelingsmiddelen omvatten silanen, aluminaten, titanaten, enz.
Silanen zijn momenteel de meest gebruikte koppelingsmiddelen met grote doseringen. Ze zijn zeer effectief voor anorganische nanodeeltjes met hydroxylgroepen op het oppervlak, maar algemene silaankoppelingsmiddelen hebben geen sterke binding met het oppervlak van bariumsulfaat. Des te effectiever is het uit meerdere componenten bestaande koppelingsmiddel, dat het oppervlak van nano-bariumsulfaat kan silaniseren, maar kostbaar en ingewikkeld in gebruik is.
Titanaatkoppelingsmiddelen hebben een goed modificerend effect op de meeste anorganische deeltjes, omdat titanaten chemische bindingen kunnen vormen met vrije protonen op het oppervlak van nanobariumsulfaat, waardoor een organische film op het oppervlak wordt gevormd, wat veranderingen in de oppervlakte-eigenschappen veroorzaakt. Vanwege de hoge prijs en de aanwezigheid van ingrediënten die schadelijk zijn voor de menselijke gezondheid, wordt de toepassing ervan echter steeds minder.
Aluminaatkoppelingsmiddel is een nieuw type koppelingsmiddel. De gemakkelijk gehydrolyseerde alkoxygroepen in de moleculen reageren chemisch met de vrije protonen op het oppervlak van bariumsulfaat om een ​​monomoleculaire film te produceren en een onomkeerbare Al-O-binding te vormen, waardoor de productprestaties worden verbeterd. De prestaties zijn ook beter dan die van andere koppelmiddelen.

2. Methode voor het modificeren van oppervlakteactieve stoffen
De oppervlakteactieve stof heeft aan één uiteinde van het molecuul een alkylgroep met lange keten, die gelijkmatig in de polymeermatrix kan worden gedispergeerd; het andere uiteinde is een polaire hydrofiele groep, die fysieke adsorptie of chemische reactie kan ondergaan met het oppervlak van bariumsulfaat en zich rond het oppervlak van bariumsulfaat kan wikkelen om het doel van modificatie te bereiken. Veel voorkomende oppervlakteactieve stoffen zijn onder meer hogere vetzuren en hun zouten, alcoholen, aminen, fosfaten, enz.
Oppervlakteactieve stoffen hebben lage kosten, vele soorten en een grote output. Verschillende soorten oppervlakteactieve stoffen kunnen worden gebruikt om producten met verschillende eigenschappen te synthetiseren. De modificatietechnologie is relatief volwassen en wordt daarom steeds vaker toegepast. Vetzuren (zouten) worden vaker gebruikt en zijn zeer goedkope oppervlaktemodificatoren voor bariumsulfaat. Het gemodificeerde nano-bariumsulfaat heeft een betere dispergeerbaarheid en affiniteit in polymeren. Het gemodificeerde nano-bariumsulfaat is vanwege de oppervlaktespanning niet gemakkelijk in water neer te slaan, dus de activeringsgraad kan worden gebruikt om het effect van oppervlaktemodificatie weer te geven.

3. Modificatiemethode voor samengestelde modificatoren
De samengestelde modificator is een samengestelde formule bestaande uit twee of meer enkelvoudige modificatoren, zoals natriumpalmitaat/natriumstearaat, natriumstearaat/zinksulfaat, natriumstearaat/natriumdodecylsulfonaat/allylalcoholpolyoxyethyleenether en andere samengestelde modificatoren. Bij het modificeren van nano-bariumsulfaat kan de samengestelde modificator de voordelen van elke modificator ten volle benutten, waardoor het modificatie-effect beter wordt dan het enkele modificatie-effect en wordt voldaan aan de behoeften van specialisatie en functionaliteit.
Zhang Beibei et al. gebruikte natriumstearaat om het oppervlak van ultrafijn bariumsulfaat te modificeren. Uit het onderzoek bleek dat de temperatuur en de massafractie werden verlaagd, het energieverbruik werd bespaard en de activeringsgraad 99,90% bereikte. Na modificatie met een samengestelde modificator van natriumpalmitaat/natriumstearaat werd de hittebestendigheid van het product verbeterd vergeleken met het effect van modificatie van een enkele modificator, werd de deeltjesgrootteverdeling smaller en werd de gemiddelde deeltjesgrootte verlaagd van 0.89μm (ongewijzigd) tot 0,78 μm. Dit komt doordat de polaire groepen van de modificator reageren met de bariumsulfaatdeeltjes en de niet-polaire groepen aan de buitenkant zijn gecoat. Na de composietmodificatie worden de lange koolstofketens met elkaar verweven om een ​​gaasstructuur te vormen, die de hydrofobiciteit ervan vergroot. Het gebruik van deze modificatiemethode zal een van de toekomstige ontwikkelingstrends zijn.

4. Methode voor het modificeren van de neerslagreactie
De modificatiemethode voor de precipitatiereactie is een methode waarbij de modificator via een chemische precipitatiereactie aan de reactie wordt toegevoegd om een ​​coatingfilm op het oppervlak van bariumsulfaat te vormen.
Deze modificatiemethode heeft lage productiekosten, is eenvoudig te bedienen en de neerslagomstandigheden zijn eenvoudig te controleren. Het is een van de meest gebruikte methoden om het oppervlak van deeltjes te modificeren. Verschillende modificatoren en precipitanten produceren verschillende deeltjesgroottes en morfologieën.

5. Methode voor het modificeren van anorganische coatings
Anorganische coatingmodificatie is het vormen van een coatingfilm op het oppervlak van de deeltjes door fysieke actie of Van der Waals-kracht zonder andere reacties met het oppervlak. Metaaloxiden zoals titaandioxide (TiO2), siliciumdioxide (SiO2) en zinkoxide worden meestal als modificatoren geselecteerd.

De afgelopen jaren is er steeds meer onderzoek gedaan naar de coating en modificatie van nanodeeltjes, omdat de coating van bariumsulfaat kan voorkomen dat nanodeeltjes oxidatie, kristalgroei, corrosie en agglomeratie veroorzaken, de oppervlakte-eigenschappen van nano-bariumsulfaat kan verbeteren en de oppervlakteactieve werking ervan kan vergroten. punten, en breid het toepassingsbereik uit. Deze methode verbetert de dispergeerbaarheid van anorganische deeltjes in verschillende media, maar de uniformiteit en sterkte van de coating zijn moeilijk te controleren, wat een probleem is dat in de praktijk moet worden opgelost.