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负离子粉常用表面改性方法及优缺点
来源:中国粉体技术网    更新时间:2022-02-15 16:16:18    浏览次数:
 
  负离子粉是一种含有多种元素的超细矿石粉末,其表面为强极性,易团聚,与聚合物的界面亲和能力很差,不易分散,实际应用时必须对其表面改性。
  
  目前,综合国内外已有的报道,具有代表性的改性方法主要有以下几类:
  1)通过表面活性剂类物质在负离子粉表面的物理吸附作用,达到降低负离子粉表面张力,改善其与聚合物界面的相容性的目的。这种改性方法操作简单,但由于表面活性剂仅仅是靠分子间作用力吸附在负离子粉表面,结合力很弱,在一些强极性介质或者高温、高剪切条件下,很容易脱附而失去对表面的改性作用。
  2)负离子粉表面包覆金属或者金属氧化物,尽管包覆层依然没有与负离子粉表面形成化学键,但由于形成的是固体包覆层,具有一定的强度,包覆层比较牢固。根据包覆层的性质,还能赋予粒子导电、抗菌等特性,可广泛应用于特种塑料、橡胶、涂料的制备过程,缺点是操作条件要求比严格,成本高。
  
  3)通过化学反应对负离子粉表面进行有机化改性,包覆层与聚合物亲和性良好,甚至可以和聚合物形成化学交联的过渡层,是目前最为高效实用的改性方法。如利用有机酸(酐)改性微粉或电气石粉末表面;利用有机酰氯对电气石粉末表面进行有机化改性;利用偶联剂与粉末表面形成牢固的结合层。
  
  改性的目的都是要降低负离子粉表面的表面能,解决负离子粉易团聚以及在非极性基体或介质中的分散问题,增加负离子粉与聚合物基体材料的粘接力。从操作工艺的复杂程度、产品的稳定性、成本、工业化实施的难易程度以及最终的效果等各方面综合对比分析,通过化学反应来实现负离子粉表面改性是最有优势的方法,尤其是采用各种偶联剂进行改性处理。
  
  使用偶联剂对微粉末表面进行改性,常利用乙醇或者甲苯为分散介质,通过研磨或者搅拌,并在一定的反应温度下使偶联剂充分包覆到微粉末表面。优点是反应充分,包覆效果好,包覆层牢固;缺点是溶剂需要回收,增加设备投资并有一定的环境污染问题,同时,处理后的负离子粉在干燥过程中会形成疏松的凝聚团,需要进一步研磨粉碎,长期放置受潮后也会再次凝聚,难长期贮存。
  
  邓爱民等以KH-570为改性剂,分别采用球磨法、溶剂回流法和干研磨法对超细负离子粉进行表面有机化改性,然后将表面改性后的负离子粉加入甲基丙烯酸甲酯单体中,在引发剂作用下进行原位悬浮聚合,结果表明:
 
负离子粉常用表面改性方法及优缺点      
  
  (1)通过对比分析吸光度,证明了球磨法改性后的负离子粉在MMA中的分散效果优于溶剂回流法和干研磨法改性负离子粉。
  (2)通过扫描电镜观察了改性负离子粉在MMA中的分散状态,发现球磨法更有利于粉末凝聚团的破碎和细化。
  (3)通过球磨法改性后的负离子粉,聚合物的包覆效果最好,最大有效包覆率为79.2%。
  (4)SEM显示,球磨法改性的负离子粉与聚合物结合更加紧密,粒度分布更均匀。
  (5)聚合物包覆后,明显降低了负离子粉的负离子释放性能,且包覆层越厚,影响越大。
  
  (6)KH-570一端的硅氧烷基与负离子粉表面的吸附水等含羟基的基团反应,结合牢固,另一端的双键可接枝聚合到聚合物中,通过原位悬浮聚合,在负离子粉表面生成牢固、稳定的聚合物包覆层,达到长期稳定贮存。
  
  资料来源:《邓爱民,穆锐,苏昭玮.负离子粉表面改性方法与聚合物包覆性能研究[J].表面技术,2021,50(03):232-238》,由【粉体技术网】编辑整理,转载请注明出处!
  
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