5つの表面改質方法とナノ硫酸バリウムの特徴

ナノ硫酸バリウムは、新しいタイプの無機材料として、高い比表面積、高活性、良好な分散性などの利点から、さまざまな分野で広く使用されています。
しかし、ナノ硫酸バリウムは親水性と疎油性の性質を併せ持つ一方で、ポリマーマトリックスとの極性差が大きいため、ポリマー中で凝集しやすく分散性が悪く、分散性が低下します。機械的特性;一方、ナノ硫酸バリウムは表面活性が高いため、隣接する粒子が凝集または凝集する可能性が非常に高く、生産における応用に影響を及ぼします。
したがって、ポリマー中での硫酸バリウムの分散性を改善し、複合材料におけるナノ硫酸バリウムの総合性能を向上させるためには、ナノ硫酸バリウムの表面を改質して応用範囲を拡大する必要がある。

1. カップリング剤の修飾方法
カップリング剤は両親媒性構造を持つ物質の一種で、無機親和性基と有機親和性基を結合することができます。つまり、カップリング剤は分子架橋の役割を果たし、無機物質と有機物質間の界面を強化します。 。典型的なカップリング剤には、シラン、アルミン酸塩、チタン酸塩などが含まれます。
シランは現在、大量の投与量で最も広く使用されているカップリング剤です。表面に水酸基を持つ無機ナノ粒子には非常に有効ですが、一般的なシランカップリング剤では硫酸バリウム表面との結合力が弱くなります。より効果的なのは多成分カップリング剤であり、ナノ硫酸バリウムの表面をシラン化することができますが、コストが高く、使用方法も複雑です。
チタン酸塩カップリング剤は、ほとんどの無機粒子に対して良好な改質効果をもたらします。これは、チタン酸塩がナノ硫酸バリウムの表面の自由プロトンと化学結合を形成し、その表面に有機膜を形成し、表面特性の変化を引き起こすためです。しかし、価格が高く、人間の健康に有害な成分が含まれているため、その用途はますます少なくなっています。
アルミネートカップリング剤は新しいタイプのカップリング剤です。分子内の加水分解されやすいアルコキシ基が硫酸バリウム表面の遊離プロトンと化学反応して単分子膜を形成し、不可逆的なAl-O結合を形成することで製品の性能が向上します。性能も他のカップリング剤より優れています。

2. 界面活性剤の修飾方法
界面活性剤は分子の一端に長鎖アルキル基を持ち、ポリマーマトリックス中に均一に分散できます。もう一方の端は極性親水基であり、硫酸バリウムの表面と物理的吸着または化学反応を起こし、硫酸バリウムの表面を包み込み、修飾の目的を達成することができます。一般的な界面活性剤には、高級脂肪酸とその塩、アルコール、アミン、リン酸塩などが含まれます。
界面活性剤は安価で種類が多く生産量も多い。異なる種類の界面活性剤を使用して、異なる特性を持つ製品を合成できます。修正技術は比較的成熟しているため、ますます使用されています。脂肪酸 (塩) はより一般的に使用され、硫酸バリウムの非常に安価な表面改質剤です。修飾されたナノ硫酸バリウムはポリマー中での分散性と親和性が優れています。修飾されたナノ硫酸バリウムは、その表面張力により水中で沈殿しにくい​​ため、活性化度を利用して表面修飾の効果を反映することができます。

3. 複合モディファイアの修飾方法
複合改質剤は、パルミチン酸ナトリウム/ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム/硫酸亜鉛、ステアリン酸ナトリウム/ドデシルスルホン酸ナトリウム/アリルアルコールポリオキシエチレンエーテルおよび他の複合改質剤などの2つ以上の単一改質剤から構成される複合配合物である。ナノ硫酸バリウムを改質する場合、複合改質剤は各改質剤の利点を最大限に発揮することができ、単一改質効果よりも優れた改質効果をもたらし、特殊化と機能化のニーズに応えます。
張北貝ら。ステアリン酸ナトリウムを使用して超微粒子硫酸バリウムの表面を改質しました。研究の結果、温度と質量分率が低下し、エネルギー消費が節約され、活性化度が99.90%に達したことがわかりました。パルミチン酸ナトリウム/ステアリン酸ナトリウム複合改質剤による改質後、単一改質剤の効果と比較して製品の耐熱性が向上し、粒度分布が狭くなり、平均粒径が0.89μmから小さくなりました。 （未修飾）0.78μmまで。これは、改質剤の極性基が硫酸バリウム粒子と反応し、非極性基が外側をコーティングするためです。複合修飾後、長い炭素鎖が絡み合って網目構造を形成し、疎水性が高まります。この修正方法の使用は、今後の開発トレンドの 1 つとなります。

4. 沈殿反応修飾法
沈殿反応改質法とは、化学的な沈殿反応により反応中に改質剤を添加し、硫酸バリウムの表面に被膜を形成する方法である。
この改質方法は製造コストが低く、操作が容易であり、析出条件の制御が容易である。粒子の表面を改質するために一般的に使用される方法の 1 つです。改質剤と沈殿剤が異なると、粒子サイズと形態も異なります。

5. 無機皮膜の改質方法
無機コーティング改質とは、粒子表面と他の反応を起こさず、物理的作用やファンデルワールス力によって粒子表面にコーティング膜を形成することです。通常、二酸化チタン (TiO2)、二酸化ケイ素 (SiO2)、酸化亜鉛などの金属酸化物が改質剤として選択されます。

近年、硫酸バリウムコーティングはナノ粒子の酸化、結晶成長、腐食、凝集を防止し、ナノ硫酸バリウムの表面特性を改善し、界面活性を高めることができるため、ナノ粒子のコーティングと改質に関する研究が増加しています。ポイントを獲得し、応用範囲を広げます。この方法は無機粒子の各種媒体への分散性を向上させることができますが、塗膜の均一性や強度の制御が難しく、実際の運用では解決すべき課題となっています。