纳米材料导论纳米微粒表面修饰ppt课件

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1、第一节：纳米微粒的外表修饰研讨及方法概述第一节：纳米微粒的外表修饰研讨及方法概述第二节：纳米微粒外表物理修饰第二节：纳米微粒外表物理修饰第三节：纳米微粒外表化学修饰第三节：纳米微粒外表化学修饰一、酯化反响法一、酯化反响法二、偶联剂法二、偶联剂法三、外表接枝改性法三、外表接枝改性法 本章要点：本章要点： 引见纳米微粒外表修饰的意义，引见目引见纳米微粒外表修饰的意义，引见目前比较常用的物理和化学修饰方法。前比较常用的物理和化学修饰方法。 纳米微粒外表修饰纳米微粒外表修饰 纳纳米米微微粒粒的的外外表表修修饰饰是是纳纳米米资资料料科科学学领领域域非非常常重重要要的的研研讨讨课课题题。90年年代代中中期

2、期，国国际际资资料料会会议议提提出出了了纳纳米米微微粒粒的外表工程新概念的外表工程新概念 所所谓谓纳纳米米微微粒粒的的外外表表工工程程就就是是用用物物理理、化化学学方方法法改改动动纳纳米米微微粒粒外外表表的的构构造造和和形形状状，实实现现人人们们对对纳纳米米微微粒粒外外表表的控制的控制 近近年年来来纳纳米米微微粒粒的的外外表表修修饰饰已已构构成成了了一一个个研研讨讨领领域域，它把纳米资料研讨推向了一个新的阶段，它把纳米资料研讨推向了一个新的阶段在这个领域进展研讨的重要意义在于在这个领域进展研讨的重要意义在于:人们可以有更人们可以有更多的自在度对纳米微粒外表改性不但对深化认识多的自在度对纳米微粒

3、外表改性不但对深化认识纳米微粒的根本物理效应，而且也扩展了纳米微粒纳米微粒的根本物理效应，而且也扩展了纳米微粒的运用范围。的运用范围。 (1)改善或改动纳米粒子的分散性； (2)提高微粒外表活性； (3)使微粒外表产生新的物理、化学、机械性能及新的功能； (4)改善纳米粒子与其它物质之间的相容性 经过对纳米微粒外表的修饰，可以到达以经过对纳米微粒外表的修饰，可以到达以下下4个方面的目的：个方面的目的：1 纳米微粒的外表修饰研讨及方法概述纳米微粒的外表修饰研讨及方法概述n为了添加纳米资料与聚合物的界面结合力，提高复合资料为了添加纳米资料与聚合物的界面结合力，提高复合资料的性能，需求对纳米资料的外

4、表进展改性的性能，需求对纳米资料的外表进展改性n在复合资料中，资料的复合是经过界面直接接触实现的，在复合资料中，资料的复合是经过界面直接接触实现的，因此界面的微观构造和性质将直接影响其结合力性质、粘因此界面的微观构造和性质将直接影响其结合力性质、粘合强度和复合资料的力学性能以及物理功能。合强度和复合资料的力学性能以及物理功能。1.1 纳米微粒的外表修饰研讨纳米微粒的外表修饰研讨纳米微粒外表改性后，由于外表性质发生了变化，其吸附、纳米微粒外表改性后，由于外表性质发生了变化，其吸附、润湿、分散等一系列性质都将发生变化。润湿、分散等一系列性质都将发生变化。 研讨外表修饰主要是讨论外表化学研讨外表修饰

5、主要是讨论外表化学中的一些根本问题中的一些根本问题,如如:n修饰方法和机理修饰方法和机理n修饰样品吸附剂和吸附质之间的作用力性质修饰样品吸附剂和吸附质之间的作用力性质n样品改性前后吸附作用与润湿性能的变化规律性样品改性前后吸附作用与润湿性能的变化规律性以及界面层构造等等。以及界面层构造等等。n在工程上，微粒的外表修饰主要着眼于修饰的工在工程上，微粒的外表修饰主要着眼于修饰的工艺和效果以及修饰产品在各方面的运用前景。艺和效果以及修饰产品在各方面的运用前景。对纳米微粒的外表修饰研讨主要包对纳米微粒的外表修饰研讨主要包括以下三个方面内容括以下三个方面内容:n研讨超细粒子的外表特性，以便有针研讨超细粒

6、子的外表特性，以便有针对性地进展改性处置。对性地进展改性处置。n利用上述测定结果对粒子的外表特性利用上述测定结果对粒子的外表特性进展综合分析评价。进展综合分析评价。n确定外表修饰剂的类型以及外表处置确定外表修饰剂的类型以及外表处置工艺。工艺。本章主要讨论纳米微粒外表修饰的方法及工艺本章主要讨论纳米微粒外表修饰的方法及工艺1.2 纳米微粒外表修饰的方法纳米微粒外表修饰的方法(1)外表覆盖修饰利用外表活性剂使高分子化合物、无机外表覆盖修饰利用外表活性剂使高分子化合物、无机物、有机物等新物质覆盖于微粒体外表，以到达外表改性物、有机物等新物质覆盖于微粒体外表，以到达外表改性的目的。的目的。(2) 部分

7、化学修饰利用化学反响赋予粒子外表新的功能部分化学修饰利用化学反响赋予粒子外表新的功能基，使其产生新的机能。基，使其产生新的机能。(3)机械化学修饰经过粉碎、磨碎、摩擦等方法加强粒子机械化学修饰经过粉碎、磨碎、摩擦等方法加强粒子的外表活性，这种活性使分子晶格发生位移，内能增大，的外表活性，这种活性使分子晶格发生位移，内能增大，从而使粒子温度升高、熔解或热分解，在机械力或磁力作从而使粒子温度升高、熔解或热分解，在机械力或磁力作用下活性的微粒体外表与其他物质发生反响、附着，到达用下活性的微粒体外表与其他物质发生反响、附着，到达外表改性的目的。外表改性的目的。n 按工艺那么分为以下六类按工艺那么分为以

8、下六类(4外膜层修饰胶囊式在粒子外表包上一层其外膜层修饰胶囊式在粒子外表包上一层其他物质的膜，使粒子外表特性发生改动。与他物质的膜，使粒子外表特性发生改动。与1) 不同的是，包上的这层膜是均匀的。不同的是，包上的这层膜是均匀的。(5高能量外表修饰利用电晕放电、紫外线、高能量外表修饰利用电晕放电、紫外线、等离子束射线等对粒子进展外表改性。等离子束射线等对粒子进展外表改性。 (6) 利用沉淀反响进展外表修饰这是目前工业上利用沉淀反响进展外表修饰这是目前工业上用得最多的方法。用得最多的方法。2 纳米微粒外表物理修饰纳米微粒外表物理修饰n外表物理修饰：经过吸附、涂敷、包覆等外表物理修饰：经过吸附、涂敷

9、、包覆等物理作用对微粒进展外表改性，利用紫外物理作用对微粒进展外表改性，利用紫外线、等离子射线等对粒子进展外表改性也线、等离子射线等对粒子进展外表改性也属于物理修饰。属于物理修饰。n外表物理修饰主要有以下两种方法。外表物理修饰主要有以下两种方法。2.1经过范德瓦耳斯力等特异质资料吸附在经过范德瓦耳斯力等特异质资料吸附在纳米微粒的外表纳米微粒的外表2.2 外表堆积法外表堆积法 粉末的聚会普通分为两种：粉末的软聚会和硬聚会粉末的聚会普通分为两种：粉末的软聚会和硬聚会 粉粉末末的的软软聚聚会会:主主要要是是由由于于颗颗粒粒之之间间的的范范德德华华力力和和库库仑仑力力所所致致，该该聚聚会会可可以以经经

10、过过一一些些化化学学作作用用或或施施加加机械能的方法消除；机械能的方法消除； 粉粉末末的的硬硬聚聚会会:聚聚会会体体内内除除了了颗颗粒粒之之间间的的范范德德华华力力和和库仑力之外，还存在化学键作用。库仑力之外，还存在化学键作用。 2.1经过范德瓦耳斯力等特异质资料吸附在纳米微粒的外表经过范德瓦耳斯力等特异质资料吸附在纳米微粒的外表普通采用外表活性剂对无机纳米微粒外表的修饰就是属于这一类方法普通采用外表活性剂对无机纳米微粒外表的修饰就是属于这一类方法.采用外表活性剂作为分散剂的机理：采用外表活性剂作为分散剂的机理：n主要是利用外表活性剂在固液外表上的吸附作用，主要是利用外表活性剂在固液外表上的吸

11、附作用，能在颗粒外表构成一层分子膜妨碍颗粒之间相互能在颗粒外表构成一层分子膜妨碍颗粒之间相互接触，同时增大了颗粒之间的间隔，使颗粒接触接触，同时增大了颗粒之间的间隔，使颗粒接触不再严密，防止了架桥羟基和真正化学键的构成。不再严密，防止了架桥羟基和真正化学键的构成。n外表活性剂还可以降低外表张力，从而减少毛细外表活性剂还可以降低外表张力，从而减少毛细管的吸附力。管的吸附力。n参与高分子外表活性剂还可起到一定的空间位阻参与高分子外表活性剂还可起到一定的空间位阻作用。作用。无机纳米粒子在水溶液中分散无机纳米粒子在水溶液中分散 外外表表活活性性剂剂的的非非极极性性的的亲亲油油基基吸吸附附到到微微粒粒外

12、外表表，而而极极性性的的亲亲水水集集团团与与水水相相容容，这这就就到到达达了了无无机机纳纳米粒子在水中分散性好的目的米粒子在水中分散性好的目的外表活性剂分子中含有两类性质截然不同的官能团，一是极外表活性剂分子中含有两类性质截然不同的官能团，一是极性集团，具有亲水性，另一个是非极性官能团，具有亲油性。性集团，具有亲水性，另一个是非极性官能团，具有亲油性。亲水端亲油端纳米粒子在非极性的油性溶液中分散纳米粒子在非极性的油性溶液中分散外表活性剂的极性官能团吸附到纳米微粒外表，外表活性剂的极性官能团吸附到纳米微粒外表，而非极性的官能团与油性介质相溶合而非极性的官能团与油性介质相溶合 例如，以十二烷基苯磺

13、酸钠为外表活性剂修饰纳米例如，以十二烷基苯磺酸钠为外表活性剂修饰纳米 ，这些纳米粒子能稳定地分散在乙醇中，这些纳米粒子能稳定地分散在乙醇中. 以以Mg(OH)2吸附硬脂酸钠或油酸钠等，可使亲水性吸附硬脂酸钠或油酸钠等，可使亲水性的的Mg(OH)2转变为亲油性，从而能改善其在聚丙烯转变为亲油性，从而能改善其在聚丙烯中的分散性。中的分散性。欲对欲对SiO2及及TiO2有机化改性，可直接吸附阳离子外表活有机化改性，可直接吸附阳离子外表活性剂，但阳离子外表活性剂价钱相当高，往往有毒性，是性剂，但阳离子外表活性剂价钱相当高，往往有毒性，是其主要缺陷。其主要缺陷。 经过经过Ca2+,Ba2+无机无机阳离子

14、等活化，使阳离子等活化，使SiO2等外表由负电荷等外表由负电荷转变为正电荷转变为正电荷,再吸附再吸附硬脂酸钠、十二烷基磺硬脂酸钠、十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸酸钠或十二烷基苯磺酸钠等阴离子外表活性剂，钠等阴离子外表活性剂，制得了相应的有机化改制得了相应的有机化改性样品。性样品。处理方法：处理方法：无机纳米资料的外表改性比较简便的方法是用一种改性剂来无机纳米资料的外表改性比较简便的方法是用一种改性剂来实现实现:偶联剂：价钱昂贵偶联剂：价钱昂贵, 不适宜作为橡胶助剂大规模消费运用的不适宜作为橡胶助剂大规模消费运用的要求要求, 外表活性剂：价钱廉价外表活性剂：价钱廉价,消费量大消费量大, 种类多种

15、类多, 易获得易获得, 可以获可以获得性能好、价钱适宜的改性粉体产品。得性能好、价钱适宜的改性粉体产品。 配制一定浓度的十二烷基硫酸钠配制一定浓度的十二烷基硫酸钠(A. R. ) 溶液溶液, 将一定量的将一定量的氧化铈粉末参与溶液中氧化铈粉末参与溶液中, 在在25 下用电动搅拌器搅拌下用电动搅拌器搅拌1 h , 过滤过滤, 滤饼在枯燥箱中枯燥滤饼在枯燥箱中枯燥2 h , 取出用气流粉碎机粉碎取出用气流粉碎机粉碎, 过过160 目筛即得到改性的纳米氧化铈。目筛即得到改性的纳米氧化铈。改性方法：改性方法：外表活性剂不仅可吸附在颗粒的外表上外表活性剂不仅可吸附在颗粒的外表上, 而且还可渗入到而且还可

16、渗入到微缝隙中并能向深处扩展微缝隙中并能向深处扩展, 好像在缝隙中打入一个好像在缝隙中打入一个“楔子楔子, 起到劈裂的作用。起到劈裂的作用。当水为介质时当水为介质时, 十二烷基硫酸钠是阴粒子外表活性剂十二烷基硫酸钠是阴粒子外表活性剂, 外外表带负电荷表带负电荷, 它可经过范德瓦尔斯力吸附于固体颗粒缝隙的它可经过范德瓦尔斯力吸附于固体颗粒缝隙的外表外表,使缝隙外表因带同种电荷产生排斥力。使缝隙外表因带同种电荷产生排斥力。浸透压的作用使聚会强度降低。浸透压的作用使聚会强度降低。改性机理：改性机理：Zeta 电位为零的点对应电位为零的点对应的溶液的溶液pH值称为等电点值称为等电点,它是粉体的重要性能

17、之一它是粉体的重要性能之一,当溶液的当溶液的pH值大于等电值大于等电点时粉体外表荷负电点时粉体外表荷负电,小小于等电点时荷正电。于等电点时荷正电。实验选用的外表活性剂为十实验选用的外表活性剂为十二烷基苯磺酸钠二烷基苯磺酸钠(SDBS) ,它它是一种阴离子外表活性剂是一种阴离子外表活性剂,所以配制改性溶液时必需调所以配制改性溶液时必需调整整pH值在值在3. 7以下才干充分以下才干充分发扬十二烷基苯磺酸钠的改发扬十二烷基苯磺酸钠的改性效果。性效果。对于低等电点的粉体对于低等电点的粉体,通常运用阳离子通常运用阳离子外表活性剂进展改性外表活性剂进展改性;对于高等电点的粉体对于高等电点的粉体,可运用阴离

18、子外可运用阴离子外表活性剂对粉体进展改性。表活性剂对粉体进展改性。但阳离子外表活性剂价钱昂贵但阳离子外表活性剂价钱昂贵,而且往而且往往具有毒性。往具有毒性。n在在Al (NO3 ) 3 9H2O 水溶液中将尿素作为水溶液中将尿素作为沉淀剂沉淀剂,使使Al3 + 在在SiO2 颗粒外表堆积颗粒外表堆积, 制制得外表包覆得外表包覆Al (OH) 3的的SiO2 样品样品,记为样记为样品品2 。n将样品将样品2 制成固液比为制成固液比为50 1 (g/ L) 的浆液的浆液,参与参与SDBS ,调理溶液调理溶液p H = 6 ,搅拌反响搅拌反响2h ,制得经制得经Al (OH) 3 外表包覆外表包覆,

19、SDBS 改性处置改性处置的纳米的纳米SiO2 样品样品,记为样品记为样品3 。本实验为了运用阴离子外表活性剂对纳米本实验为了运用阴离子外表活性剂对纳米SiO2 颗粒进展外颗粒进展外表改性处置表改性处置,采用采用Al (OH) 3 对纳米对纳米SiO2 颗粒进展外表包覆颗粒进展外表包覆后后,使其界面电性能变化使其界面电性能变化, 等电点等电点IPE 的的p H 值从值从1. 58 变为变为7. 1 ,为运用阴离子外表活性剂进展改性发明了有利条件。为运用阴离子外表活性剂进展改性发明了有利条件。该文章的结论n(1) 经过沉淀法可将经过沉淀法可将Al (OH) 3 均匀包覆于纳米均匀包覆于纳米SiO

20、2 颗粒外表颗粒外表;n(2) 外表包覆外表包覆Al (OH) 3 后后,纳米纳米SiO2 粉体的界面电性能发生变化粉体的界面电性能发生变化, IPE 从从p H = 1. 58 偏移至偏移至p H = 7. 1 ,使纳米使纳米SiO2 粉体对阴离子外表活性粉体对阴离子外表活性剂的吸附可在接近中性的条件下进展剂的吸附可在接近中性的条件下进展;n(3) 经经SDBS 对包覆对包覆Al (OH) 3 的纳米的纳米SiO2 进展外表改性后进展外表改性后,纳米纳米SiO2 粉体的聚会景象减少粉体的聚会景象减少,单个纳米单个纳米SiO2 颗粒的粒径约为颗粒的粒径约为30nm ,纳米纳米SiO2 的分散性

21、大大提高的分散性大大提高;n(4) 采用无机物进展外表包覆后采用无机物进展外表包覆后,再经过有机改性剂进展外表改性处置再经过有机改性剂进展外表改性处置,是一条提高纳米粉体资料分散性的新途径。是一条提高纳米粉体资料分散性的新途径。2.2 外表堆积法外表堆积法n原理：是将一种物质堆积到纳米微粒外表，构成与原理：是将一种物质堆积到纳米微粒外表，构成与颗粒外表无化学结合的异质包覆层。利用溶胶可以实颗粒外表无化学结合的异质包覆层。利用溶胶可以实现对无机纳米粒子的包覆现对无机纳米粒子的包覆.与沉淀法区别n沉淀法方法：将包覆物质的金属盐溶液参与到纳沉淀法方法：将包覆物质的金属盐溶液参与到纳米陶瓷微粒的水悬浮

22、液中米陶瓷微粒的水悬浮液中,然后向溶液中参与沉淀然后向溶液中参与沉淀剂使金属离子发生沉淀反响剂使金属离子发生沉淀反响,在纳米陶瓷微粒外表在纳米陶瓷微粒外表析出并对其进展包覆。析出并对其进展包覆。n常用的沉淀剂：常用的沉淀剂：NH3H2O、NH4HCO3、p H 缓缓冲液和尿素。冲液和尿素。n该方法的缺乏：反响周期较长该方法的缺乏：反响周期较长,过程不易控制。过程不易控制。 反响以反响以AlCl3 溶液为前驱体溶液为前驱体,NH3H2O 为沉淀剂为沉淀剂,调理调理pH值值910 , Al (OH)3包覆的复合粉体包覆的复合粉体,经过经过煅烧得到煅烧得到Al2O3包覆的纳米包覆的纳米SiC复合粉体

23、。复合粉体。实例实例1：利用沉淀法制备了利用沉淀法制备了Al2O3 包覆纳米包覆纳米SiC 的复合粉体的复合粉体以以Al (NO3 )3 、Y(NO3 ) 3 为前驱体为前驱体,以尿素为沉以尿素为沉淀剂淀剂,控制质量比控制质量比Si3N4 Y2O3 Al2O3 = 80 14 6，制得具有，制得具有Y2O3 和和Al2O3 外表性质的纳米外表性质的纳米Si3N4 复合粉体复合粉体实例实例2：沉淀法制备多相包覆层沉淀法制备多相包覆层 3 外表化学修饰外表化学修饰 经经过过纳纳米米微微粒粒外外表表与与处处置置剂剂之之间间进进展展化化学学反反响响，改改动动纳纳米米微微粒粒外外表表构构造造和和形形状状

24、，到到达达外外表表改改性性的的目的称为纳米微粒的外表化学修饰。目的称为纳米微粒的外表化学修饰。 由于纳米微粒比外表积很大，外表键态、电子态不同于颗由于纳米微粒比外表积很大，外表键态、电子态不同于颗粒内部，外表原子配位不全导致悬挂键大量存在，使这些粒内部，外表原子配位不全导致悬挂键大量存在，使这些外表原子具有很高的反响活性，极不稳定，很容易与其他外表原子具有很高的反响活性，极不稳定，很容易与其他原子结合，这就为人们利用化学反响方法对纳米微粒外表原子结合，这就为人们利用化学反响方法对纳米微粒外表修饰改性提供了有利条件。修饰改性提供了有利条件。 (1)偶联剂法偶联剂法外表化学修饰主要包括下述三种方法

25、： (2)酯化反响法 (3)外表接枝改性法外表接枝改性法(1)偶联剂法偶联剂法 普普通通无无机机纳纳米米粒粒子子，如如氧氧化化物物Al2O3，SiO2等等，外外表表能能比比较较高高，与与外外表表能能比比较较低低的的有有机机体体的的亲亲和和性性差差两两者者在在相相互互混混合合时时不不能能相相溶溶，导导致致界界面面上上出现空隙出现空隙假设有机物是高聚物，空气中的水份进入上述空假设有机物是高聚物，空气中的水份进入上述空隙就会引起界面处高聚物的降解、脆化。隙就会引起界面处高聚物的降解、脆化。适用范围：无机纳米粒子与有机物进展复合适用范围：无机纳米粒子与有机物进展复合处理上述问题可采取偶联技术，即纳米粒

26、子外表经偶联剂处置后可以与有机物产生很好的相容性n偶联剂分子必需具备两种基团偶联剂分子必需具备两种基团:n 一种与无机物外表能进展化学反响一种与无机物外表能进展化学反响;n 另另一一种种(有有机机官官能能团团)与与有有机机物物具具有有反反响响性性或或相相容容性性在众多偶联剂中硅烷偶联剂最具有代表性在众多偶联剂中硅烷偶联剂最具有代表性.硅偶联剂可用下面的构造式表示：硅偶联剂可用下面的构造式表示： Y：有机官能团：有机官能团(如氨基、巯基、乙烯基、环氧基如氨基、巯基、乙烯基、环氧基)SiOR：硅氧烷基：硅氧烷基,也可以是氯代基、乙酰氧基等也可以是氯代基、乙酰氧基等.作作为偶联剂运用时为偶联剂运用时

27、, 首先水解构成硅醇首先水解构成硅醇,然后再与无机然后再与无机填料外表上的羟基反响填料外表上的羟基反响. 硅烷偶联剂对于外表具有羟基的无机纳米粒子最有效硅烷偶联剂对于外表具有羟基的无机纳米粒子最有效经过有机硅烷偶联剂能使两种不同性质的资料很好经过有机硅烷偶联剂能使两种不同性质的资料很好地偶联起来地偶联起来,即构成有机相即构成有机相-偶联剂偶联剂-无机相的结合层无机相的结合层,从而使复合资料获得较好的粘结强度从而使复合资料获得较好的粘结强度. 下下表表为为硅硅偶偶联联剂剂在在各各种种无无机机纳纳米米粒粒子子外外表表化化学学结结合合程程度度的的评评价价很很清清楚楚硅硅偶偶联联剂剂对对羟羟基基含含量

28、量少少的的碳碳酸酸钙钙、碳碳黑黑、石石墨墨和和硼硼化化物物陶陶瓷瓷资资料料不不适适用用表表56列出一些有代表性的硅偶联剂及与其列出一些有代表性的硅偶联剂及与其相溶的聚合物相溶的聚合物n硅烷偶联剂的实践运用方法主要有两种硅烷偶联剂的实践运用方法主要有两种:预预处置法干法和湿法和直接参与法；处置法干法和湿法和直接参与法；n 干法即喷雾法干法即喷雾法 湿法称溶液法湿法称溶液法处置技术处置技术n将偶联剂与其低沸点将偶联剂与其低沸点溶剂配制成一定浓度溶剂配制成一定浓度的溶液的溶液,然后在一定温然后在一定温度下与无机填料在高度下与无机填料在高速分散机中均匀分散速分散机中均匀分散,从而到达填料的外表从而到达

29、填料的外表改性改性.n将填料充分将填料充分脱水后在高速脱水后在高速分散机中分散机中,于于一定温度下与一定温度下与雾气状的偶联雾气状的偶联剂反响制成活剂反响制成活性填料性填料;直接参与法是将一切配合剂和树脂一同混合直接参与法是将一切配合剂和树脂一同混合控制料温低于偶联剂的分解温度控制料温低于偶联剂的分解温度在乙醇溶剂中参与偶联剂，将纳米参与到水解偶联剂溶液中，在乙醇溶剂中参与偶联剂，将纳米参与到水解偶联剂溶液中，水浴加热至一定温度，反响一定时间后过滤，用甲苯洗涤，于水浴加热至一定温度，反响一定时间后过滤，用甲苯洗涤，于真空真空枯燥。枯燥。偶联修饰方法偶联修饰方法纳米氧化铝具有高硬度、高强度、热稳

30、定性好、纳米氧化铝具有高硬度、高强度、热稳定性好、耐磨蚀等一系列特性，被用作橡胶、树脂等有耐磨蚀等一系列特性，被用作橡胶、树脂等有机资料的改性填料。机资料的改性填料。用硅烷和钛酸酯偶联剂对用硅烷和钛酸酯偶联剂对BaTiO3粉进展了外表处置粉进展了外表处置,运用运用溶剂法制备了溶剂法制备了PVDF/BaTiO3复合薄膜。复合薄膜。高聚物：优良的力学性能和成膜性高聚物：优良的力学性能和成膜性陶瓷资料：良好的电性能陶瓷资料：良好的电性能将具有压电性能的陶瓷与聚合物复合将具有压电性能的陶瓷与聚合物复合,所得资料可以抑制陶所得资料可以抑制陶瓷资料本身的脆性及聚合物资料的温度限制瓷资料本身的脆性及聚合物资

31、料的温度限制,能成倍地提高能成倍地提高复合资料的某些电性能。复合资料的某些电性能。为什么改性：由于纳米为什么改性：由于纳米SiO2粒子外表是亲水的粒子外表是亲水的,在溶剂型涂料中在溶剂型涂料中的相容性较差的相容性较差,导致难分散、储存稳定性差导致难分散、储存稳定性差,需进展亲油改性。需进展亲油改性。为什么填充纳米为什么填充纳米SiO2：由于其无机刚性及高比外表积的特点：由于其无机刚性及高比外表积的特点,可用于提高有机涂层的硬度、耐刮伤性等性能可用于提高有机涂层的硬度、耐刮伤性等性能如何对纳米如何对纳米SiO2进展改性进展改性n将将SiO2预分散在含预分散在含KH570的甲苯溶剂中的甲苯溶剂中,

32、n 80下搅拌反响下搅拌反响24h,然后离心然后离心,再用甲苯再用甲苯洗涤、离心分别三次洗涤、离心分别三次,尽量除去游离的尽量除去游离的KH570分子分子,最后在最后在60下枯燥下枯燥24h得到改得到改性纳米性纳米SiO2粉体。粉体。 (2)酯化反响法酯化反响法 例例如如：为为了了得得到到外外表表亲亲油油疏疏水水的的纳纳米米氧氧化化铁铁，可可用用铁铁黄黄-FeO(OH)与与高高沸沸点点的的醇醇进进展展反反响响，经经200左左右右脱脱水水后后得得到到-Fe2O3，在在275脱脱水水后后成成为为Fe3O4，这时氧化铁外表产生了亲油疏水性，这时氧化铁外表产生了亲油疏水性定义：金属氧化物与醇的反响称为

33、酯化反响定义：金属氧化物与醇的反响称为酯化反响作用：利用酯化反响对纳米微粒外表修饰改性最重要作用：利用酯化反响对纳米微粒外表修饰改性最重要的是使原来亲水疏油的外表变成亲油疏水的外表。的是使原来亲水疏油的外表变成亲油疏水的外表。 酯酯化化反反响响采采用用的的醇醇类类最最有有效效的的是是伯伯醇醇，其其次次是仲醇，叔醇是无效的是仲醇，叔醇是无效的 酯酯化化反反响响外外表表修修饰饰法法对对于于外外表表为为弱弱酸酸性性和和中中性性的的纳纳米米粒粒最最有有效效，例例如如，SiO2，Fe2O3，TiO2，Al2O3，Fe3O4，ZnO和和Mn2O3等等此此外外，碳碳纳纳米米粒粒子子也也可可以以用用酯酯化化法

34、法进进展展外表修饰外表修饰以以SiO2为例，简单阐明一下酯化反响的为例，简单阐明一下酯化反响的根本过程根本过程n外外表表带带有有羟羟基基的的氧氧化化硅硅粒粒子子与与高高沸沸点点的的醇醇反响方程式如下：反响方程式如下：n在在反反响响过过程程中中硅硅氧氧键键开开裂裂，Si与与烃烃氧氧基基(RO)结合，完成了纳米结合，完成了纳米SiO2外表酯化反响外表酯化反响 (3)外表接枝改性法外表接枝改性法三种类型：三种类型： (i)聚合与外表接枝同步进展法聚合与外表接枝同步进展法 当当无无机机纳纳米米粒粒子子外外表表有有较较强强的的自自在在基基捕捕捉捉才才干干单单体体在在引引发发剂剂作作用用下下完完成成聚聚合

35、合的的同同时时，立立刻刻被被无无机机纳纳米米粒粒子子外外表表强强自自在在基基捕捕获获，使使高高分分子子的的链链与与无无机机纳纳米米粒粒子子外外表表化化学学衔衔接接，实实现现了了颗颗粒粒外外表表的的接枝接枝 这这种种边边聚聚合合边边接接枝枝的的修修饰饰方方法法对对碳碳黑黑等等纳纳米米粒子特别有效粒子特别有效定义：经过化学反响将高分子的链接到无机纳米粒定义：经过化学反响将高分子的链接到无机纳米粒子外表上的方法称为外表接枝法子外表上的方法称为外表接枝法n ()颗颗粒粒外外表表聚聚合合生生长长接接枝枝法法这这种种方方法法是是单单体体在在引引发发剂剂作作用用下下直直接接从从无无机机粒粒子子外外表表开开场

36、场聚聚合合，诱诱发发生生长长，完完成成了了颗颗粒粒外外表表高高分分子子包包敷敷，这这种种方方法特点是接技率较高法特点是接技率较高n ()偶偶衔衔接接枝枝法法这这种种方方法法是是经经过过纳纳米米粒粒子子外外表表的的官官能能团团与与高高分分子子的的直直接接反反响响实实现现接接枝枝，接接枝枝反响可由下式来描画：反响可由下式来描画：n这这种种方方法法的的优优点点是是接接枝枝的的量量可可以以进进展展控控制制，效效率率高高 外表接枝改性方法的优点：B： 纳纳米米微微粒粒经经外外表表接接枝枝后后，大大大大地地提提高高了了它它们们在在有有机机溶溶剂剂和和高高分分子子中中的的分分散散性性，这这就就使使人人们们有

37、有能能够够根根据据需需求求制制备备含含有有量量大大、分分布布均均匀匀的的纳纳米米添添加加的的高高分子复合资料。分子复合资料。A： 可以充分发扬无机纳米粒子与高分子各自的优可以充分发扬无机纳米粒子与高分子各自的优点，实现优化设计，制备出具有新功能纳米微粒点，实现优化设计，制备出具有新功能纳米微粒留意：接枝后并不是在恣意溶剂中都有良好的长期分散留意：接枝后并不是在恣意溶剂中都有良好的长期分散稳定性，接枝的高分子必需与有机溶剂相溶才干到达稳稳定性，接枝的高分子必需与有机溶剂相溶才干到达稳定分散的目的铁氧体纳米粒子经聚丙烯酰胺接枝后在定分散的目的铁氧体纳米粒子经聚丙烯酰胺接枝后在水中具有良好的分散性，

38、而用聚苯乙烯接枝的在苯中才水中具有良好的分散性，而用聚苯乙烯接枝的在苯中才具有好的稳定分散性。具有好的稳定分散性。 等离子体外表处置的作用深度仅涉及外表极薄一层等离子体外表处置的作用深度仅涉及外表极薄一层(几几纳米到几十纳米纳米到几十纳米) ,不会对资料本体性能产生任何影响。和化不会对资料本体性能产生任何影响。和化学方法处置相比其更加独特的地方在于对环境友好、无污染。学方法处置相比其更加独特的地方在于对环境友好、无污染。 研讨报道在等离子体处置有机资料或无机资料研讨报道在等离子体处置有机资料或无机资料,会在资会在资料外表产生自在基料外表产生自在基,从而可以引发接枝聚合乙烯基单体。从而可以引发接枝聚合乙烯基单体。