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          常見問題

          超細粉體的應用及其表面改性機理淺析

          文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2016/10/10     瀏覽次數:    

            功能材料是高分子材料研究、開發、生產和應用中活躍的領域,在材料科學中具有重要的作用。超細粉體是一種功能材料,而且其為新的功能材料的復合更使 之具有廣闊的應用前景,在國民經濟各個領域都有著廣泛的應用,起著重要的作用。

            一、 超細粉體的性質及應用
            1. 超細粉體表面特性
            超細粉體科學與技術是近年來發展起來的一門新的科學技術,是材料科學的一個重要組成部分。對于超細粉體一般將粒徑大于1μm的粉體稱為微米粉體,粒徑處于0.1-1μm之間的粉體稱為亞微米粉體,也有人將粒徑小于3μm的粉體稱為超細粉體。超細粉體通常又分為微米粉體、亞微米粉體及納米粉體。超細粉體的粒徑與其特性的關系如下表所示。
            2.超細粉體表面結構   
            根據晶體的空間結構,可以分為四種類型緊密堆積結構、骨架結構、層狀結構和鏈狀結構。晶體受外力作用破壞時,將沿著晶體構造中鍵合力弱的地方斷裂。在斷裂面上均產生得不到補償的斷鍵,即不飽和鍵。不同化學組成的超細粉體在新鮮表面具有不相同的不飽和度。根據斷裂鍵能的性質,表面不飽和鍵有強弱之分,斷裂面以離子鍵和共價鍵為主的是強不飽和鍵,表面為表面斷裂面以分子鍵為主的為弱不飽和鍵,表面為非極性表面。超細粉體不同,表面官能團的種類和數量不同,同一超細粉體表面官能團有分布。
            3、超細粉體的應用
           ?。?)超細粉體在塑膠領域中的應用
            超細粉體在化工領域中的應用十分重要。,在涂料、塑料、橡膠、造紙、催化、裂解、有機合成、化纖、油墨等領域都有重要的應用。在塑料行業,將超細粉體與塑料復合可起到增強增韌的作用,如將納米碳酸鈣表面改性后,而且加工性能依然良好。
            除此之外,超細粉體的加入,可以改善復合材料的耐老化性。同時超細粉體還可以使復合材料功能化,如抗靜電塑料、阻燃塑料、自清潔塑料等。
           ?。?)在催化劑行業
            作為催化劑使用,超細粉體主要根據其比表面積大、表面原子配位不全等導致表面的活性位置增加,表面的活性多。超細粉體的表面效應決定了它具有良好的催化活性和催化反應選擇性。催化劑是超細粉體應用的重要領域之一,國際上已經作為第四代催化劑進行研究和開發,采用納米級催化劑可以使化學反應速度大幅度。
           ?。?)超細粉體在材料領域中的應用
            超細粉體在材料領域中的應用主要體現在陶瓷材料、建筑材料、特種功能材料等方面的應用。
            在特種功能材料應用領域,超細粉體的表面性質決定了它對外界環境,例如溫度、光、濕氣等敏感,
          (5)超細粉體在日用化工領域中的應用
            納米技術在抗菌、除味、凈化空氣等方面具有廣闊的前景。納米二氧化鈦、納米氧化鋅的光催化性能和生物降解殺菌性能已在空氣凈化器、納米洗衣機、納米冰箱、納米牙刷、納米毛巾等產品中得到驗證。在護膚、化妝品、服裝等方面,超細粉體的作用也十分重要。
           ?。?)超細粉體在醫藥和生物領域中的應用
            在醫藥和生物應用領域,在藥劑學中控制釋放給藥系統是通過物理、化學等方法改變制劑的結構,使藥物在預定的時間內,自動按某一速度從劑型中恒速釋放,作用于器官或特定靶組織,并使藥物濃度較長時間維持在濃度內的一類制劑。
            二、超細粉體填充改性機理分析
            超細粉體填充改性塑料中正是由于界面區的存在,通過界面區將樹脂基體和填充材料結合成一個整體,并通過它傳遞外場作用。界面的存在也將復合材料分割成許多微區,因此阻止了裂紋的擴展、使材料破壞中斷、應力集中的減緩等功能。目前界面工程科學工作者認為界面作用機理主要有下面幾種理論。
            1 、化學鍵理論
            該理論認為,一些填充改性塑料體系填充材料和樹脂基體間之所以形成強的結合,是因為通過化學鍵將兩者連接在一起?;瘜W鍵的連接有幾種類型樹脂基體分子鏈上的官能團與填料表面的官能團發生化學反應,填料材料表面用偶聯劑、超分散劑等處理,表面處理劑分子一部分帶有可與填充材料表面官能團反應的基團,另一部分含有可與樹脂基體大分子反應的官能團,形成填充材料與樹脂基體之間的化學鍵連接界面區中的表面活性劑分子,其一端與填充材料表面的官能團反應形成化學鍵,另一端與樹脂基體發生化學反應,但以某種形式形成強的結合,或者是相反的情況。
            化學鍵理論廣泛解釋了表面處理劑的作用,對指導選擇表面處理劑、合成新的表面處劑,指導無機填充改性聚合物復合材料的制備起到決定性作用。
            2、界面潤濕理論
            該理論認為,填充材料與樹脂基體間的結合模式屬于機械粘附與潤濕吸附。機械粘附模式是一種機械鉸合現象,即樹脂固化后,大分子進入填充材料表面的凹陷、微孔洞中形成機械鉸鏈潤濕吸附模型是物理吸附現象,是范德華力作用,兩種作用實際上往往同時存在。若能形成完全潤濕,則由物理吸附產生的鉆附力能超過樹脂基體的內聚能,就能產生好的復合效果。


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