因此,为了使硫酸钡在聚合物中的分散性得到改善,提高纳米硫酸钡在复合材料中的综合性能,需对纳米硫酸钡进行表面改性,从而拓展其应用范围。
偶联剂是一类具有两性结构的物质,可以将亲无机物的基团和亲有机物的基团连接起来,即偶联剂起着分子桥的作用,从而使无机物与有机物之间的界面作用增强。**的偶联剂有硅烷类、铝酸酯类、钛酸酯类等。
(1)硅烷类是目前应用较多、用量较大的偶联剂,对于表面具有羟基的无机纳米粒子****,但一般的硅烷偶联剂与硫酸钡表面结合力不强。较为**的是多组分偶联剂,它能使纳米硫酸钡表面硅烷化,是成本高,使用复杂。
表面活性剂其分子一端为长链烷基,能够在聚合物基体中均匀分散;另一端为极性亲水基团,可与硫酸钡表面发生物理吸附或化学反应,包裹在硫酸钡的表面达到改性目的。常用的表面活性剂有**脂肪酸及其盐类、醇类、胺类、磷酸酯类等。
表面活性剂成本低、种类多、产量大,用不同种类的表面活性剂可以合成不同性能的产品,改性技术较成熟,因此对它的应用越来越多。脂肪酸(盐)是硫酸钡较为常用且价格**低廉的表面改性剂,改性后的纳米硫酸钡在聚合物中有较好的分散性和亲和性。改性后的纳米硫酸钡在水中由于其表面张力而不易沉淀,因此活化度可用来反映表面改性效果的好坏。
复合改性剂是由2种或2种以上的单一改性剂组合而成的复合配方,如棕榈酸钠/硬脂酸钠、硬脂酸钠/硫酸锌、硬脂酸钠/十二烷基磺酸钠/烯丙醇聚氧乙烯醚等复合型改性剂。对纳米硫酸钡改性时选择复合型改性剂,可以充分发挥每种改性剂自身的优势,使得改性效果比单一改性效果更好,满足**化、功能化的需求。
沉淀反应改性法是通过化学沉淀反应将改性剂加入到反应中,使其在硫酸钡表面形成一层包覆膜的方法。
这种改性方法生产成本较低,操作起来也简便,沉淀条件容易控制,是对颗粒表面进行改性常用的方法之一。不同的改性剂和沉淀剂制备出的粒径、形貌也不同。
无机物包覆改性是通过物理作用或范德华力在颗粒表面形成包覆膜,而不与其表面发生其他反应。通常选用二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化锌等金属氧化物作为改性剂。
近年来,对纳米颗粒包覆改性的研究越来越多,因为硫酸钡表面包覆后能够阻止纳米粒子氧化、晶体长大、腐蚀和团聚,可改善纳米硫酸钡的表面性能,提高其表面活性点,扩展其应用范围。该法使无机颗粒在不同介质中的分散性得到提高,但包覆的均匀性、包覆强度等不易控制,是实际操作中要解决的问题。