Nano-baariumsulfaadi viis pinna modifitseerimise meetodit ja omadused

Nanobaariumsulfaati kui uut tüüpi anorgaanilist materjali kasutatakse laialdaselt paljudes valdkondades selle eeliste tõttu, nagu suur eripind, kõrge aktiivsus ja hea hajutatavus.
Kuid ühest küljest on nanobaariumsulfaadil hüdrofiilsuse ja oleofoobsuse omadused ning selle ja polümeermaatriksi vahel on suur polaarsuse erinevus, mistõttu on seda lihtne polümeeri aglomereeruda ja see on halvasti dispergeeruv, mis vähendab selle mehaanilised omadused; teisest küljest on nanobaariumsulfaadi kõrge pinnaaktiivsuse tõttu suure tõenäosusega külgnevad osakesed aglomereeruvad või aglomereeruvad, mis mõjutab selle kasutamist tootmises.
Seetõttu on baariumsulfaadi polümeerides dispergeeritavuse parandamiseks ja nanobaariumsulfaadi tervikliku toimimise parandamiseks komposiitmaterjalides vaja muuta nanobaariumsulfaadi pinda, et laiendada selle kasutusala.

1. Sideaine muutmise meetod
Sideaine on teatud tüüpi amfifiilse struktuuriga aine, mis võib ühendada anorgaanilis-fiilse rühma ja orgaanilis-fiilse rühma, see tähendab, et sideaine mängib molekulaarse silla rolli, parandades seeläbi anorgaaniliste ja orgaaniliste ainete vahelist liidest . Tüüpiliste sidestusainete hulka kuuluvad silaanid, aluminaadid, titanaadid jne.
Silaanid on praegu kõige laialdasemalt kasutatavad suurte annustega sideained. Need on väga tõhusad anorgaaniliste nanoosakeste puhul, mille pinnal on hüdroksüülrühmad, kuid üldistel silaani sidestusainetel puudub tugev side baariumsulfaadi pinnaga. Tõhusam on mitmekomponentne sideaine, mis võib nanobaariumsulfaadi pinda silaniseerida, kuid on kulukas ja keeruline kasutada.
Titanaadi sidestavatel ainetel on hea modifikatsiooniefekt enamikule anorgaanilistele osakestele, kuna titanaadid võivad moodustada nanobaariumsulfaadi pinnal vabade prootonitega keemilisi sidemeid, moodustades seeläbi selle pinnale orgaanilise kile, mis põhjustab muutusi pinna omadustes. Kuid selle kõrge hinna ja inimeste tervisele kahjulike koostisosade olemasolu tõttu jääb selle rakendamine üha harvemaks.
Aluminaadist sideaine on uut tüüpi sideaine. Selle molekulides olevad kergesti hüdrolüüsitavad alkoksürühmad reageerivad keemiliselt baariumsulfaadi pinnal olevate vabade prootonitega, moodustades monomolekulaarse kile ja moodustades pöördumatu Al-O sideme, parandades seeläbi toote jõudlust. Selle jõudlus on ka parem kui teistel sidestusainetel.

2. Pindaktiivse aine modifitseerimise meetod
Pindaktiivsel ainel on molekuli ühes otsas pika ahelaga alküülrühm, mida saab polümeermaatriksis ühtlaselt dispergeerida; teine ​​ots on polaarne hüdrofiilne rühm, mis võib läbida füüsilise adsorptsiooni või keemilise reaktsiooni baariumsulfaadi pinnaga ja mähkida ümber baariumsulfaadi pinna, et saavutada modifikatsiooni eesmärk. Tavaliste pindaktiivsete ainete hulka kuuluvad kõrgemad rasvhapped ja nende soolad, alkoholid, amiinid, fosfaadid jne.
Pindaktiivsetel ainetel on madal hind, mitut tüüpi ja suur toodang. Erinevate omadustega toodete sünteesimiseks saab kasutada erinevat tüüpi pindaktiivseid aineid. Modifikatsioonitehnoloogia on suhteliselt küps, seetõttu kasutatakse seda üha enam. Rasvhapped (soolad) on sagedamini kasutatavad ja väga odavad baariumsulfaadi pinna modifikaatorid. Modifitseeritud nanobaariumsulfaadil on polümeerides parem dispergeeritavus ja afiinsus. Modifitseeritud nanobaariumsulfaati ei ole selle pindpinevuse tõttu lihtne vees sadestada, seega saab aktiveerimisastet kasutada pinna modifitseerimise mõju kajastamiseks.

3. Komposiitmuunduri muutmise meetod
Komposiitmodifikaator on liitvalem, mis koosneb kahest või enamast üksikust modifikaatorist, nagu naatriumpalmitaat/naatriumstearaat, naatriumstearaat/tsinksulfaat, naatriumstearaat/naatriumdodetsüülsulfonaat/allüülalkoholi polüoksüetüleeneeter ja muud komposiitmodifikaatorid. Nano baariumsulfaadi muutmisel võib komposiitmodifikaator anda iga modifikaatori eelistele täieliku mängu, muutes modifikatsiooniefekti paremaks kui üksiku modifikatsiooniefekti, mis vastab spetsialiseerumise ja funktsionaliseerimise vajadustele.
Zhang Beibei et al. kasutas naatriumstearaati ülipeene baariumsulfaadi pinna modifitseerimiseks. Uuring näitas, et temperatuur ja massiosa vähenesid, energiatarbimine säästeti ja aktiveerimisaste jõudis 99,90%. Pärast modifikatsiooni naatriumpalmitaadi/naatriumstearaadi komposiitmodifikaatoriga paranes toote kuumuskindlus võrreldes ühe modifikaatori modifikatsiooni mõjuga, osakeste suuruse jaotus muutus kitsamaks ja osakeste keskmine suurus vähenes 0,89 μm-lt. (muutmata) kuni 0,78 μm. Selle põhjuseks on asjaolu, et modifikaatori polaarsed rühmad reageerivad baariumsulfaadi osakestega ja mittepolaarsed rühmad on väljastpoolt kaetud. Pärast komposiitmodifikatsiooni on pikad süsinikuahelad omavahel põimunud, moodustades võrgusilma, mis suurendab selle hüdrofoobsust. Selle muutmismeetodi kasutamine on üks tuleviku arengusuundi.

4. Sadestamise reaktsiooni modifitseerimise meetod
Sadestamisreaktsiooni modifitseerimismeetod on meetod, mille puhul modifikaatorit lisatakse reaktsioonile keemilise sadestamisreaktsiooni kaudu, et moodustada baariumsulfaadi pinnale kattekiht.
Sellel modifitseerimismeetodil on madalad tootmiskulud, seda on lihtne kasutada ja sademete tingimusi on lihtne kontrollida. See on üks levinumaid meetodeid osakeste pinna muutmiseks. Erinevad modifikaatorid ja sadestajad tekitavad erineva suuruse ja morfoloogiaga osakesi.

5. Anorgaanilise katte modifitseerimise meetod
Katte anorgaaniline modifitseerimine seisneb osakeste pinnale kattekihi moodustamises füüsilise toime või van der Waalsi jõu kaudu, ilma et selle pinnaga tekiks muid reaktsioone. Tavaliselt valitakse modifikaatoriteks metallioksiidid, nagu titaandioksiid (TiO2), ränidioksiid (SiO2) ja tsinkoksiid.

Viimastel aastatel on tehtud üha rohkem uuringuid nanoosakeste katmise ja modifitseerimise kohta, kuna baariumsulfaatkate võib takistada nanoosakeste oksüdeerumist, kristallide kasvu, korrosiooni ja aglomeratsiooni, parandada nanobaariumsulfaadi pinnaomadusi, suurendada selle pindaktiivsust. punktid ja laiendada selle rakendusala. See meetod parandab anorgaaniliste osakeste dispergeeritavust erinevates keskkondades, kuid katte ühtlust ja tugevust on raske kontrollida, mis on tegeliku töö käigus lahendatav probleem.