水化硅酸钙超细粉体湿法改性研究

《水化硅酸钙超细粉体湿法改性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、重庆人学硕十学位论文1绪论1．1．2水热合成法制备超细粉体水热反应法是一种制备超细粉体的液相方法，具有反应速度快、产物性能优越等特点，正日益引起关注。水热法制备超细粉体是研究纳米晶体生长机理的好方法，制各的超细粉体不需要高温煅烧，有效地避开了粉体煅烧所造成的二次团聚，因而超细粉体分散性较好【7】【8】【9】。水热法制备超细粉体的化学反应过程是在流体参与的高压容器中进行。以水溶液或蒸汽等流体为媒介质，高温时，密封容器中溶媒膨胀，充满整个容器，从而产生很高的压力。外加压式高压釜则通过管道输入高压蒸汽流产生高压。为使反应较快和较充分进

2、行，通常还需在高压釜中加人各种矿化剂。水热法一般以氧化物或氢氧化物作为前驱体，它们在加热过程中的溶解度随温度升高而增加，最终导致溶液过饱和并逐步形成更稳定的氧化物新相。水热法最大的特点在于反应发生在高温高压流体中，因而对溶媒的性质和高压反应装置的研究非常重要。为此人们做了大量的工作对水热技术的工艺条件进行了改进，以期制备出结晶良好、粒径合适、性能优异的超细颗粒。在此基础上就出现了水热机械化学反应法，它是一种通过安装在高压釜上的搅拌器搅动放置于高压釜中的混合液，并同时实现化学反应生成微粉粒子的方法。它借助机械搅拌可防止微晶过分长大

3、，以获得的几个纳米到几十纳米的粉末。如果在合成反应体系中加入表面活性剂和水溶性聚合物，就可以在沉淀颗粒表面形成可阻止纳米粒子团聚的保护层，使纳米粉体的分散性能更好。水热条件下超细粉体制备工艺，包括粉末粒径及分布的有效控制、粉末的分散和表面处理，以及纳米粉末形成过程与机理、水热法超细材料合成等问题仍在探索和发展阶段。在另一方面，受水热过程物理化学变化的限制，目前制出的超细粉体多是氧化物、含氧盐以及羟基化合物。这对研究广泛用于现代粉体材料的氮化物、碳化物、硼化物、硅化物等超细粉体的水热法原理和工艺有重要意义。1．2超细粉体的表面改性

4、1．2．1概论粉体表面改性是根据粉体表面性质和应用的需要，对粉体表面进行加工处理，使其适应新材料，新工艺和新技术的发展要求ll叭。根据需要对粉体的表面特性进行物理、化学、机械等深加工处理，控制其内应力，增加粉体颗粒间的斥力，降低粉体颗粒间的引力【¨】【12】。由于无机超细粉体颗粒表面含有较多羟基，与一般高分子基体材料的相容性差，难于获得性能优异的复合材料，而且由于无机超细粉体颗粒具有巨大的比表面积和很高的表面能，粒子间很容易团聚在一起，形成二次粒重庆大学硕士学位论文l绪论子(根据粒子间团聚的作用力和紧密程度，可以分为硬团聚和软团

5、聚两种形式)。无机超细粉体颗粒的这种表面性质及其导致的团聚作用是无栅高分子复合材料制备过程中的主要难题，因为无机超细粉体颗粒的团聚使得它们很难均匀地分散到高分子基体中，因此，如何减弱无机超细粉体颗粒间的团聚，提高它们在高分子基体中的分散性以及无机超细粉体颗粒和高分子基体的界面相容性，使无机超细粉体颗粒的各种优异性能能够充分发挥，就成为无机超细粉体材料在高分子材料领域中应用的关键性问题。理论和实践表明，粉体的表面改性主要是依靠改性剂(或处理剂)在超细粉体表面的吸附、反应、包覆或成膜等来实现的113J。通过对无机超细粉体颗粒进行表面

6、改性，在其表面引入有机小分子或高分子化合物，可以降低其表面张力，减弱团聚，提高其在高分子基体材料中的分散性；而且改性后的无机超细粉体颗粒的表面能够与高分子基体材料相容或者形成化学键，使得无机超细粉体颗粒与高分子基体材料的界面粘结强度高，界面张力小，从而可以获得性能优良的无机／高分子复合材料。1．2．2超细粉体颗粒的聚集状态和表面特性超细粉体颗粒表面改性的主体是超细粉体颗粒的表面，而超细粉体颗粒的聚集状态对其表面性质和状态有着重要影响。因此在研究超细粉体颗粒表面改性之前，很有必要对超细粉体颗粒的聚集状态有很好的认识。如上所述，粒径

7、小、比表面庞大、表面活性高，是导致超细粉体颗粒团聚的重要因素。此外，导致超细粉体颗粒团聚的原因还有以下几个方面【14J：①在超细化过程中，由于冲击、摩擦及粒径的减小，在新生粒子的表面积累了大量的电荷，这些电荷极易集中在颗粒的拐角及凸起处，有的地方带正电，有的地方带负电。为了趋于稳定，带电粒子就会相互吸引，以角一角相接形成软团聚或以面一面相接形成硬团聚。此过程的主要作用力是静电库仑力。②粒子的粒径很小时，颗粒之间的距离极短，颗粒之间的范德华引力远远大于颗粒的自身的重力。因此，纳米粒子之间往往互相吸引团聚。③粒子之间的氢键作用，吸附

8、湿桥及其它化学键作用也是导致纳米粒子团聚的原因之一。因此，干粉超细粉体颗粒通常以三种状态存在：1)原始颗粒，即原级粒子；2)软团聚状态，主要由颗粒问的范德华力和库仑力所导致，原级粒子间以点、角相接，再分散比较容易，可以通过一般的化学作用或机械作用来消除；3)硬团