Fem overflademodifikationsmetoder og karakteristika for nano-bariumsulfat

Nano-bariumsulfat, som en ny type uorganisk materiale, er meget udbredt på mange områder på grund af dets fordele såsom højt specifikt overfladeareal, høj aktivitet og god dispergerbarhed.
Men på den ene side har nanobariumsulfat egenskaberne hydrofilicitet og oleofobicitet, og der er en stor polaritetsforskel mellem det og polymermatrixen, så det er let at agglomerere i polymeren og har dårlig dispergerbarhed, hvilket reducerer dens mekaniske egenskaber; på den anden side, på grund af den høje overfladeaktivitet af nano-bariumsulfat, er det meget sandsynligt, at tilstødende partikler agglomererer eller agglomererer, hvilket påvirker dets anvendelse i produktionen.
Derfor, for at forbedre dispergerbarheden af ​​bariumsulfat i polymerer og forbedre den omfattende ydeevne af nano-bariumsulfat i kompositmaterialer, er det nødvendigt at modificere overfladen af ​​nano-bariumsulfat for at udvide dets anvendelsesområde.

1. Metode til modifikation af koblingsmiddel
Koblingsmiddel er en slags stof med en amfifil struktur, som kan forbinde den uorganisk-file gruppe og den organisk-file gruppe, det vil sige, at koblingsmidlet spiller rollen som en molekylær bro og derved forbedrer grænsefladen mellem uorganiske og organiske stoffer . Typiske koblingsmidler omfatter silaner, aluminater, titanater osv.
Silaner er i øjeblikket de mest udbredte koblingsmidler med store doser. De er meget effektive til uorganiske nanopartikler med hydroxylgrupper på overfladen, men generelle silankoblingsmidler har ikke stærk binding til overfladen af ​​bariumsulfat. Jo mere effektivt er multi-komponent koblingsmidlet, som kan silanisere overfladen af ​​nano-bariumsulfat, men er dyrt og kompliceret at bruge.
Titanat-koblingsmidler har en god modifikationseffekt på de fleste uorganiske partikler, fordi titanater kan danne kemiske bindinger med frie protoner på overfladen af ​​nano-bariumsulfat og derved danne en organisk film på overfladen, hvilket forårsager ændringer i overfladeegenskaber. Men på grund af dens høje pris og tilstedeværelsen af ​​ingredienser, der er skadelige for menneskers sundhed, bliver dens anvendelse mindre og mindre.
Aluminat koblingsmiddel er en ny type koblingsmiddel. De let hydrolyserede alkoxygrupper i dets molekyler reagerer kemisk med de frie protoner på overfladen af ​​bariumsulfat for at producere en monomolekylær film og danner en irreversibel Al-O-binding, hvorved produktets ydeevne forbedres. Dens ydeevne er også bedre end andre koblingsmidler.

2. Metode til modifikation af overfladeaktive stoffer
Det overfladeaktive middel har en langkædet alkylgruppe i den ene ende af molekylet, som kan være jævnt fordelt i polymermatrixen; den anden ende er en polær hydrofil gruppe, som kan undergå fysisk adsorption eller kemisk reaktion med overfladen af ​​bariumsulfat og vikles rundt om overfladen af ​​bariumsulfat for at opnå formålet med modifikation. Almindelige overfladeaktive stoffer omfatter højere fedtsyrer og deres salte, alkoholer, aminer, fosfater osv.
Overfladeaktive stoffer har lave omkostninger, mange typer og stor produktion. Forskellige typer overfladeaktive stoffer kan bruges til at syntetisere produkter med forskellige egenskaber. Modifikationsteknologien er forholdsvis moden, så den bliver brugt mere og mere. Fedtsyrer (salte) er mere almindeligt anvendte og meget billige overflademodifikatorer til bariumsulfat. Det modificerede nanobariumsulfat har bedre dispergerbarhed og affinitet i polymerer. Det modificerede nanobariumsulfat er ikke let at udfælde i vand på grund af dets overfladespænding, så aktiveringsgraden kan bruges til at afspejle effekten af ​​overflademodifikation.

3. Modifikationsmetode for sammensat modifikator
Det sammensatte modifikator er en sammensat formel sammensat af to eller flere enkeltmodificerende midler, såsom natriumpalmitat/natriumstearat, natriumstearat/zinksulfat, natriumstearat/natriumdodecylsulfonat/allylalkohol polyoxyethylenether og andre sammensatte modifikatorer. Når du modificerer nanobariumsulfat, kan den sammensatte modifikator give fuld udfoldelse til fordelene ved hver modifikator, hvilket gør modifikationseffekten bedre end enkeltmodifikationseffekten, hvilket opfylder behovene for specialisering og funktionalisering.
Zhang Beibei et al. brugt natriumstearat til at modificere overfladen af ​​ultrafint bariumsulfat. Undersøgelsen viste, at temperaturen og massefraktionen blev reduceret, energiforbruget blev sparet, og aktiveringsgraden nåede 99,90%. Efter modifikation med natriumpalmitat/natriumstearat-kompositmodifikator blev produktets varmebestandighed forbedret sammenlignet med effekten af ​​enkeltmodificerende modifikation, partikelstørrelsesfordelingen blev smallere, og den gennemsnitlige partikelstørrelse blev reduceret fra 0.89μm (umodificeret) til 0,78μm. Dette skyldes, at modificeringsmidlets polære grupper reagerer med bariumsulfatpartiklerne, og de ikke-polære grupper er belagt på ydersiden. Efter den sammensatte modifikation er de lange kulstofkæder sammenflettet for at danne en maskestruktur, som øger dens hydrofobicitet. Brugen af ​​denne modifikationsmetode vil være en af ​​de fremtidige udviklingstendenser.

4. Præcipitationsreaktionsmodifikationsmetode
Præcipitationsreaktionsmodifikationsmetoden er en metode, hvor modificeringsmidlet sættes til reaktionen gennem en kemisk præcipitationsreaktion for at danne en belægningsfilm på overfladen af ​​bariumsulfat.
Denne modifikationsmetode har lave produktionsomkostninger, er nem at betjene, og nedbørsforholdene er nemme at kontrollere. Det er en af ​​de almindeligt anvendte metoder til at modificere overfladen af ​​partikler. Forskellige modifikatorer og præcipitanter producerer forskellige partikelstørrelser og morfologier.

5. Metode til modifikation af uorganisk belægning
Uorganisk belægningsmodifikation er at danne en belægningsfilm på overfladen af ​​partiklerne gennem fysisk påvirkning eller van der Waals kraft uden andre reaktioner med dens overflade. Metaloxider såsom titaniumdioxid (TiO2), siliciumdioxid (SiO2) og zinkoxid vælges normalt som modifikatorer.

I de senere år har der været et stigende antal undersøgelser af belægning og modifikation af nanopartikler, fordi bariumsulfatbelægning kan forhindre nanopartikler fra oxidation, krystalvækst, korrosion og agglomeration, forbedre overfladeegenskaberne af nanobariumsulfat, øge dets overfladeaktive point og udvide dets anvendelsesområde. Denne metode forbedrer dispergerbarheden af ​​uorganiske partikler i forskellige medier, men ensartetheden og styrken af ​​belægningen er svære at kontrollere, hvilket er et problem, der skal løses i faktisk drift.