超微粉體的表面改性或表面處理技術(shù)是一門新興科學(xué)。20世紀(jì)90年代以來,隨著納米粉體制備技術(shù)的發(fā)展,以改善納米粉體分散性、表面活性、功能性以及與其他物質(zhì)之間的相容性為目的的表面處理或表面修飾技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。20世紀(jì)90年代中期,國際材料會(huì)議提出了納米粒子的表面工程新概念。所謂表面工程就是用物理、化學(xué)方法改變粒子表面的結(jié)構(gòu)和狀態(tài),從而賦予粒子新的功能,并使其物性(如粒度、流動(dòng)性、電氣特性等)得到改善,實(shí)現(xiàn)人們對(duì)納米粒子表面性質(zhì)的控制,近年來超微粉體的表面改性或表面處理(包括納米粒子的房謂表面修飾)已形成了一個(gè)新的研究領(lǐng)域,從改性處理方法到對(duì)超微粉體表面性質(zhì)以及應(yīng)用性能的影響都有許多問題值得探討。在這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行研究的重要意義在于,人們可以根據(jù)應(yīng)用的需要有針對(duì)性地對(duì)超微粉體表面進(jìn)行改性,不但可以深人認(rèn)識(shí)超微粉體表面的基本物理化學(xué)效應(yīng),而且也改善和優(yōu)化了超微粉體的物化性能和應(yīng)用性能或天然稟賦,擴(kuò)大了超微粉體的應(yīng)用范圍。通過對(duì)超微粉體的表面處理或表面改性,可以達(dá)到以下四個(gè)方面的目的。

①改善或改變超微粉體的分散性。

@提高超微顆粒的表面活性。

③使超微顆粒表面產(chǎn)生新的物理、化學(xué)、機(jī)械性能及新的功能④優(yōu)化或提高超微粉體與其他物質(zhì)之間的相容性。

超微粉體經(jīng)表面處理或表面改性后,由于表面性質(zhì)發(fā)生了變化,其吸附、潤濕、分散等一系列性質(zhì)都將發(fā)生變化。在涂料中,對(duì)確定的基料來說,分散體系的穩(wěn)定性(包括光化學(xué)穩(wěn)定性等)直接由分散粒子的表面性質(zhì)所決定。在復(fù)合材料中,材料的復(fù)合是通過直接接觸實(shí)現(xiàn)的,因此界面的微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)將直接影響其結(jié)合力性質(zhì)、黏合強(qiáng)度和復(fù)合材料的力學(xué)性能以及物理功能,為了增加粗續(xù)粉體與聚合物的界面結(jié)合力,提商復(fù)合材料的性能,要求超微粉體與有機(jī)咳無機(jī)蘇料有很好的相容性,能夠在基料中均勾分散,例如使用量很大的鈦白粉沒超微二氧化e(白炭屬),無論是用于涂料還是離聚物,凡是具有優(yōu)良性能、在市場(chǎng)上有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品都進(jìn)行過表面處理或表面改性,因此,超微粉體表面改性處理的研究不僅具有學(xué)術(shù)意義,更有重要的實(shí)用價(jià)值.

       在表面化學(xué)領(lǐng)域研究超微粉體的表面改性處理主要是研究或探討超微粉體表面處理中的一些基本(科學(xué))問題,如改性處理方法和機(jī)理,改性處理樣品(吸附劑)和吸附質(zhì)之間的作用力性質(zhì)、樣品改性處理前后吸附作用、表面能與濕性能、表面電性、流變性等的變化規(guī)律及界面層結(jié)構(gòu)等,在工程上,超微粉體的表面改性處理主要著眼于工藝和效果以及改性處理產(chǎn)品在各方面的應(yīng)用技術(shù)。

超微粉體的表面改性處理研究主要包括以下四個(gè)方面的內(nèi)容

①研究超微粒子的表面特性,以便有針對(duì)性地進(jìn)行表面改性處理。這種研究包括用高倍電子顯微鏡對(duì)粒子的表面結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行觀察分析,用XPS (X射線光電子能譜), UPS (紫外光電子能譜), AES (俄歌電子能譜), EDS (離子探針顯微分析), ESR (電子自旋共振)、原子力顯微鏡等測(cè)試粒子的表面組成、結(jié)合狀態(tài)、雜質(zhì)及成分遷移,用電勢(shì)演定儀測(cè)定粒子的表面電勢(shì),用電沫僅測(cè)定粒子的表面電荷,用能譜儀測(cè)定粒子的表面能態(tài),用表面力測(cè)定僅測(cè)定數(shù)子的表面裝著力,浸調(diào)角和其他作用力

②利用上述測(cè)定結(jié)果對(duì)粒子的表面特性進(jìn)行綜合分析評(píng)估

(表面改性處理方法,工藝及表面改性劑或處理劑的配方,

④表面改性處理產(chǎn)品的應(yīng)用與效果評(píng)價(jià)。

      本節(jié)主要討論超微粉體的表面改性處理方法、常用的表面改性劑與應(yīng)用以及改性工藝與設(shè)備。