Piecas virsmas modifikācijas metodes un nanobārija sulfāta īpašības

Nanobārija sulfāts kā jauna veida neorganiskais materiāls tiek plaši izmantots daudzās jomās tā priekšrocību dēļ, piemēram, liela īpatnējā virsma, augsta aktivitāte un laba izkliedējamība.
Tomēr, no vienas puses, nanobārija sulfātam ir hidrofilitātes un oleofobiskuma īpašības, un starp to un polimēra matricu ir liela polaritātes atšķirība, tāpēc tas ir viegli aglomerējams polimērā un tam ir slikta izkliedējamība, kas samazina tā spēju. mehāniskās īpašības; no otras puses, nanobārija sulfāta augstās virsmas aktivitātes dēļ blakus esošās daļiņas ļoti iespējams aglomerēties vai aglomerēties, kas ietekmē tā pielietojumu ražošanā.
Tāpēc, lai uzlabotu bārija sulfāta izkliedējamību polimēros un uzlabotu nanobārija sulfāta visaptverošo darbību kompozītmateriālos, ir nepieciešams modificēt nanobārija sulfāta virsmu, lai paplašinātu tā pielietojuma diapazonu.

1. Sakabes aģenta modifikācijas metode
Savienojošais līdzeklis ir sava veida viela ar amfifilu struktūru, kas var savienot neorganiski-filo grupu un organiski-filo grupu, tas ir, savienojošais līdzeklis spēlē molekulārā tilta lomu, tādējādi uzlabojot saskarni starp neorganiskām un organiskām vielām. . Tipiski savienojošie līdzekļi ir silāni, alumināti, titanāti utt.
Silāni pašlaik ir visplašāk izmantotie saistvielas ar lielām devām. Tie ir ļoti efektīvi neorganiskām nanodaļiņām ar hidroksilgrupām uz virsmas, bet vispārējiem silāna sakabes aģentiem nav spēcīgas saites ar bārija sulfāta virsmu. Jo efektīvāks ir daudzkomponentu savienojošais līdzeklis, kas var silanizēt nanobārija sulfāta virsmu, bet ir dārgs un sarežģīts lietošanā.
Titanāta sakabes aģentiem ir laba modifikācijas iedarbība uz lielāko daļu neorganisko daļiņu, jo titanāti var veidot ķīmiskas saites ar brīvajiem protoniem uz nanobārija sulfāta virsmas, tādējādi uz tās virsmas veidojot organisku plēvi, izraisot virsmas īpašību izmaiņas. Tomēr augstās cenas un cilvēka veselībai kaitīgu sastāvdaļu klātbūtnes dēļ to lieto arvien retāk.
Alumināta sakabes līdzeklis ir jauna veida sakabes līdzeklis. Viegli hidrolizētās alkoksigrupas tā molekulās ķīmiski reaģē ar brīvajiem protoniem uz bārija sulfāta virsmas, veidojot monomolekulāru plēvi un veidojot neatgriezenisku Al-O saiti, tādējādi uzlabojot produkta veiktspēju. Tā veiktspēja ir arī labāka nekā citiem sakabes līdzekļiem.

2. Virsmaktīvās vielas modifikācijas metode
Virsmaktīvās vielas vienā molekulas galā ir garas ķēdes alkilgrupa, kas var būt vienmērīgi izkliedēta polimēra matricā; otrs gals ir polāra hidrofila grupa, kas var iziet fizikālu adsorbciju vai ķīmisku reakciju ar bārija sulfāta virsmu un aptīties ap bārija sulfāta virsmu, lai sasniegtu modifikācijas mērķi. Parastās virsmaktīvās vielas ir augstākas taukskābes un to sāļi, spirti, amīni, fosfāti utt.
Virsmaktīvām vielām ir zemas izmaksas, daudz veidu un liela jauda. Lai sintezētu produktus ar dažādām īpašībām, var izmantot dažāda veida virsmaktīvās vielas. Modifikācijas tehnoloģija ir salīdzinoši nobriedusi, tāpēc to izmanto arvien vairāk. Taukskābes (sāļi) ir biežāk lietotas un ļoti lēti virsmas modifikatori bārija sulfātam. Modificētajam nanobārija sulfātam ir labāka disperģējamība un afinitāte polimēros. Modificēto nanobārija sulfātu nav viegli nogulsnēt ūdenī tā virsmas spraiguma dēļ, tāpēc aktivācijas pakāpi var izmantot, lai atspoguļotu virsmas modifikācijas efektu.

3. Kompozītu modifikatoru modifikācijas metode
Saliktais modifikators ir salikta formula, kas sastāv no diviem vai vairākiem atsevišķiem modifikatoriem, piemēram, nātrija palmitāta/nātrija stearāta, nātrija stearāta/cinka sulfāta, nātrija stearāta/nātrija dodecilsulfonāta/alilspirta polioksietilēna ētera un citiem saliktiem modifikatoriem. Modificējot nano bārija sulfātu, saliktais modifikators var pilnībā izmantot katra modifikatora priekšrocības, padarot modifikācijas efektu labāku par vienu modifikācijas efektu, kas atbilst specializācijas un funkcionalizācijas vajadzībām.
Zhang Beibei et al. izmantoja nātrija stearātu, lai modificētu īpaši smalka bārija sulfāta virsmu. Pētījumā konstatēts, ka temperatūra un masas daļa tika samazināta, enerģijas patēriņš tika ietaupīts un aktivizācijas pakāpe sasniedza 99,9 0%. Pēc modifikācijas ar nātrija palmitāta/nātrija stearāta kompozītmateriālu modifikatoru produkta karstumizturība tika uzlabota, salīdzinot ar viena modifikatora modifikācijas efektu, daļiņu izmēra sadalījums kļuva šaurāks, un vidējais daļiņu izmērs tika samazināts no 0,89 μm. (nepārveidots) līdz 0,78 μm. Tas ir tāpēc, ka modifikatora polārās grupas reaģē ar bārija sulfāta daļiņām, un nepolārās grupas ir pārklātas no ārpuses. Pēc kompozītmateriāla modifikācijas garās oglekļa ķēdes ir savītas, veidojot sieta struktūru, kas uzlabo tā hidrofobitāti. Šīs modifikācijas metodes izmantošana būs viena no nākotnes attīstības tendencēm.

4. Nokrišņu reakcijas modifikācijas metode
Izgulsnēšanas reakcijas modifikācijas metode ir metode, kurā modifikatoru pievieno reakcijai ķīmiskās izgulsnēšanas reakcijas ceļā, veidojot pārklājuma plēvi uz bārija sulfāta virsmas.
Šai modifikācijas metodei ir zemas ražošanas izmaksas, to ir viegli izmantot, un nokrišņu apstākļus ir viegli kontrolēt. Tā ir viena no visbiežāk izmantotajām metodēm daļiņu virsmas modificēšanai. Dažādi modifikatori un nogulsnes rada dažādus daļiņu izmērus un morfoloģiju.

5. Neorganiskā pārklājuma modifikācijas metode
Neorganiskā pārklājuma modifikācija ir veidot pārklājuma plēvi uz daļiņu virsmas, izmantojot fizisku darbību vai van der Vālsa spēku bez citām reakcijām ar tās virsmu. Kā modifikatori parasti tiek izvēlēti metālu oksīdi, piemēram, titāna dioksīds (TiO2), silīcija dioksīds (SiO2) un cinka oksīds.

Pēdējos gados ir veikts arvien vairāk pētījumu par nanodaļiņu pārklājumu un modifikāciju, jo bārija sulfāta pārklājums var novērst nanodaļiņu oksidēšanos, kristālu augšanu, koroziju un aglomerāciju, uzlabot nanobārija sulfāta virsmas īpašības, palielināt tā virsmas aktīvo īpašību. punktus un paplašināt tā pielietojuma klāstu. Šī metode uzlabo neorganisko daļiņu izkliedējamību dažādās vidēs, bet pārklājuma viendabīgumu un izturību ir grūti kontrolēt, kas ir problēma, kas jāatrisina reālajā darbībā.