薛涛等：纳米氧化锌表面包覆改性及其表征
纳米氧化锌表面包覆改性及其表征
薛 涛 ，曾 舒 ，聂登攀 ，潘 鲁
（１．贵州省冶金化工研究所，贵州贵阳５５０００２；２．贵州省纳米材料工程中心，贵州贵阳５５０００２）
摘 要： 采用液相沉积法对纳米氧化锌进行表面包 覆ＳｉＯ２和ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ。改性，并用ＸＲＤ、ＴＥＭ、ＴＧ—
ＤＳＣ对其表面结构进行了表征，借助Ｚｅｔａ电位测定
仪、静态沉降实验等分析手段考察了改性前后纳米氧 化锌在水体系中的分散稳定性。结果表明，在Ｚｎ０表
面形成的包覆物是以非晶态形式存在的，通过表面包 覆Ｓｉｏ２并口ＳｉＯ２／Ａｌ。Ｏ。改性后明显提高了氧化锌的表
面羟基含量，有效改变了氧化锌的等电点，显著提高了
纳米氧化锌在水中的分散稳定性。
关键词：纳米Ｚｎ０；表面改性；包覆；分散稳定性
中图分类号：ＴＱ１２３．４ 文献标识码：Ａ
文章编号：１００１－９７３１（２００７）０３－０４６９－０３
１ 引 言
纳米ＺｎＯ由于具有表面效应、小尺寸效应和量子
效应等而表现出独特的物理化学性能，被广泛应用于
催化、涂料、化妆品等领域［１ ］。但使用中发现，纳米
ＺｎＯ具有强的光催化性能，如将其直接加入到有机基
体中，将会使有机基体氧化分解，以致使产品变质或降
低使用寿命【ｔ］。另一方面，由于其粒径小、比表面积大
和表面能高，极易团聚，而不能发挥其特性。因而在使
用前必须对纳米ＺｎＯ进行表面改性以减少粉体的团
聚和降低其光催化活性。许多研究已发现采用ＳｉＯ。、
ＡｌｚＯ。等对纳米氧化锌、氧化钛等进行表面包覆改性
后能有效地降低其光催化活性ｒ 引，但目前对于其表面
结构的表征以及分散稳定性的研究则较少。本文采用
液相沉积法制备了表面硅包膜和硅铝共包膜纳米 ＺｎＯ，并利用ＸＲＤ、ＴＥＭ、ＴＧ－ＤＳＣ对其表面结构进行
了表征，借助Ｚｅｔａ电位测定仪、静态沉降实验等分析
手段考察了改性前后纳米氧化锌在水体系中的分散稳
第１９卷第４期２００７年４月化学研究与应用ＣｈｅｍｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＡｐｐｆｉｅａｆｉｏｎＶ０１．１９，Ｎｏ．４Ａｐｒ．，２００７
文章编号：１００４．１６５６（２００７）０４－０３８２－０４
纳米二氧化硅的表面改性研究
王云芳，郭增昌，王汝敏（西北工业大学化工系，陕西西安７１００７２）
摘要：以１·缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷（ＧＰＴＭＳ）对酸催化水解正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）聚合得到的纳米二氧化硅胶粒表面进行接枝改性，用激光粒径仪测定二氧化硅颗粒的粒径，并用透射电子显微镜（ＴＥＭ）观察了改性前后二氧化硅胶粒的分散状况，采用傅立叶红外（ｒｎｎ）光谱法对改性前后的二氧化硅粉体进行了分析，通过热失重分析（ＴＧＡ）法对ＧＰＴＭＳ接枝改性二氧化硅胶粒表面的接枝度进行分析计算，同时对颗粒溶胶的‘电位进行了测试，结果表明：改性后二氧化硅胶粒分散性大大提高，硅烷偶联剂浓度对接枝度有显著影响，当ＧＰＴＭＳ的浓度为１ｍＬ／Ｓｉ０２（ｇ）时，接枝度达到最大，且颗粒表面的物理化学性能发生显著变化。关键词：二氧化硅；原位改性；接枝度；１－缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷中图分类号：ＴＱｌ２７．１２文献标识码：Ａ
近年来，用无机纳米二氧化硅粒子增韧改性聚合物［１，２１和杂化材料的研究【３．．１取得了显著效果。然而，无机纳米粒子因粒径小、比表面大、具有亲水性，因此容易团聚、在聚合物中不易分散，为了避免此现象发生就需要在纳米二氧化硅粉体形成之前设法降低颗粒表面能呤Ｊ。本文采用溶胶一凝胶（ｓｏｌ—ｇｅｌ）工艺，在非极性溶剂中用酯化反应生成的水使正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）水解制备均分散ＳｉＯ：溶胶。在溶胶体系中加入１．缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷（ＧＰＴ－ＭＳ），ＧＰＴＭＳ分子中甲氧基水解所产生羟基与Ｓｉ０２胶粒表面的羟基反应形成牢固的．Ｓｉ－Ｏ—Ｓｉ一键，从而在Ｓｉ０２胶粒表面引入了ｃａ２—＝ＣＨ—ＣＨ２—伊—Ｃ３Ｈ６基团，结果使Ｓｉ０２胶＼／Ｏ粒表面由亲水性变为疏水性；增加溶胶ＳｉＯ：颗粒的空间稳定化作用；且在ＳｉＯ：胶粒表面接枝高反应活性基团，赋予Ｓｉ０２胶粒一定的功能性。有关用硅烷偶联剂改性纳米ｓｉ０２胶粒的研究已有不少文献报道睁ｎ】，但关于硅烷偶联剂浓度大小对颗粒表面接枝度的影响却报道很少。
中国粉体工业 2021 No.212纳米碳酸钙改性技术研究进展
及代表性应用综述
吕津辉/文
【摘要】碳酸钙是一种重要的无机粉体填充材料，由于其原料来源丰富且成本低，生
产方法简单，性能比较稳定，被广泛的应用于橡胶、涂料、胶黏剂、造纸、塑料、食品等
行业。按照生产方法的不同，碳酸钙可分为重质碳酸钙和轻质碳酸钙。而活性碳酸钙，又
称改性碳酸钙，是通过加入表面处理剂对重钙或轻钙进行表面改性制得[1]。
【关键词】纳米碳酸钙；改性剂；改性技术；纳米碳酸钙应用；填加
纳米碳酸钙是20世纪80年代发
展起来的一种新型超细固体粉末材
料，其粒度介于0.001～0.1um(即
1～100nm)之间等。
由于纳米碳酸钙粒子的超细化，其
晶体结构和表面电子结构发生变化，产生了普通碳酸钙所不具有的表面效应、
小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子
效应[1]。
为了使具有良好性能的纳米碳酸钙
发挥优良性能，使用者对纳米碳酸钙进
行表面改性，使其成为了一种具有多功能性的补强填充改性材料。改性后的碳
酸钙表面吸油值明显降低，凝聚粒子的
粒径减小，粒子分散性增强，作为填料
用于生产后的制品塑化时间缩短，塑化
温度下降，溶体流动指数上升，流动性
得到显著改善[2]。
1.表面改性的理论
1.1 化学键理论
偶联剂一方面可以与纳米碳酸钙表
面质子形成化学键，另一方面要与高聚
物有较强的结合界面，进而提高纳米粒
子的力学性能[1]。1.2 表面浸润理论
因为复合材料的性能受高分子物质
对纳米填料浸润能力的影响，若填料能
完全被浸润，那么树脂对高能表面的物
理吸附将提供高于有机树脂内聚强度的
粘结强度[1]。1.3 可变形层理论
吸附树脂会优先选择偶联剂改性填
料的表面作配合剂，一个范围的固化不
均会生成变形层，变形层是一个比偶联
剂在聚合物和填料之间的单分子层厚得
多的柔树脂层，它能防止界面裂缝的扩本刊视点Viewpoint13中国粉体工业 2021 No.2图1流化床造粒工艺流程
展，松弛界面应力，加强界面的结合强
第４４卷第２期 ２０１２年２月 无机盐工业 ＩＮ０ＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ９
纳米碳酸钙表面改性技术研究进展术
阳铁健，颜鑫
（湖南化工职业技术学院化工系．湖南株洲４１２００４）
摘要：综述了纳米碳酸钙的干法表面改性工艺（以钛酸酯、铝酸酯、硼酸酯、磷酸酯等为偶联剂）和湿法表面改 性工艺『以硬脂酸ｆ盐）、磷酸盐、磺酸盐和缩合磷酸、季胺盐类等为表面活性剂］及表面改性剂的特点。还介绍了包括 母料填料、复合偶联剂、反应性单体、活性大分子及聚合物、等离子体、超分散剂等在内的各种表面改性新技术，并对 改性碳酸钙未来的研究方向进行了展望。 ’ 关键词：纳米碳酸钙：干法改性；湿法改性；偶联剂；表面活性剂 中图分类号：ＴＱ１３２．３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—４９９０（２０１２）０２—０００９—０４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｎａｎｏｍｅｔｅｒ ｃａｌｃｉｕｍ ｃａｒｂｏｎａｔｅ
Ｙａｎｇ Ｔｉｅｊｉａｎ，Ｙａｎ Ｘｉｎ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＣｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕ ｎ觎Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｚｈｕｚｈｏｕ ４１２００４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｆｄｒｙ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ｗｉｔｈ ｔｉｔａｎｉｃ ａｃｉｄ ｅｓｔｅｒ，ａｌｕｍｉｎｉｃ ａｃｉｄ ｅｓｔｅｒ，ｂｏｒｉｃ ａｃｉｄ ｅｓｔｅｒ，ａｎｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ ａｃｉｄ ｅｓｔｅｒ ｅｔｃ．ａｓ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ）ａｎｄ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ｗｉｔｈ ｓｔｅａｒｉｃ ａｃｉｄ／ｓａｌｔ，ｐｈｏｓｐｈａｔｅ，ｓｕｌｆｏｎａｔｅ，ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ ａｃｉｄ，ａｎｄ ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｓａｌｔ ｅｔｃ．ａｓ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ）ｏｆ ｎａｎｏｍｅｔｅｒ ｃａｌｃｉｕｍ ｃａｒｂｏｎａｔｅ（ＮＰＣＣ）ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｏｓｅ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ ｗｅｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｖａｒｉｏｕｓ ｎｅｗ ｓｎｒｆａｃｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｓｔｕｆｆｉｎｇｓ， ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｇｅｎｔ，ｒｅａｃｔｉｖｅ ｍｏｎｏｍｅｒ，ａｃｔｉｖｅ ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，ｐｏｌｙｍｅｒｓ，ｐｌａｓｍａｓ，ａｎｄ ｓｕｐｅｒ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｓ ｅｔｃ．，ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｓ ｗｅｌ１．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ＮＰＣＣ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎａｎｏｍｅｔｅｒ ｃａｌｃｉｕｍ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ｄｒｙ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ａｑｕｅｏｕｓ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｇｅｎｔ；ｓｕｒｆａｅｔａｎｔ
