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    2025-01-21 09:29:31表面改性材料
    表面改性材料是指通過物理、化學(xué)或生物等方法,改變材料表面性質(zhì)的一類材料。這種改性旨在提升材料的耐磨性、耐腐蝕性、潤濕性、生物相容性或其他特定性能,以滿足特定應(yīng)用場景的需求。改性方法包括但不限于表面涂層、離子注入、激光處理等。表面改性材料在航空航天、醫(yī)療器械、汽車電子等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用,能顯著提高產(chǎn)品的使用壽命和性能,是現(xiàn)代材料科學(xué)的重要組成部分。

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    2022-11-11 22:42:17納米二氧化硅表面改性研究-低場核磁技術(shù)
    納米二氧化硅表面改性研究-低場核磁技術(shù)納米二氧化硅具有常規(guī)材料難以比擬的優(yōu)異性能,在先進(jìn)陶瓷、微電子、航天航空、生物制藥、光學(xué)檢測等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用,但由于穩(wěn)定性低、易發(fā)生團(tuán)聚和難于分散,需要對(duì)超細(xì)粉體進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚硪愿纳祁w粒的表面特性和提高其分散性能,達(dá)到應(yīng)用要求。納米二氧化硅表面改性方法納米二氧化硅表面改性方法是指改變非金屬礦物粉體表面或界面的物理化學(xué)性質(zhì)的方法,主要有表面物理涂覆、化學(xué)包覆、無機(jī)沉淀包覆或薄膜、機(jī)械力化學(xué)、化學(xué)插層等。目前工業(yè)上粉體表面改性常用的方法主要有表面化學(xué)包覆改性法、沉淀反應(yīng)改性法、機(jī)械化學(xué)改性法和復(fù)合法。在實(shí)際生產(chǎn)過程中,正確評(píng)價(jià)表面改性效果,對(duì)及時(shí)調(diào)整改性劑、工藝與設(shè)備參數(shù)等至關(guān)重要。低場核磁共振技術(shù)可用于粉體表面改性研究,特別是懸浮體系的表面特性研究。低場核磁技術(shù)用于納米二氧化硅表面改性劑研究的基本原理:對(duì)于潤濕的顆粒體系,顆粒表面會(huì)附著一層液相分子,這些液相分子因無機(jī)相表面的吸附作用而運(yùn)動(dòng)受限。但未與顆粒相接觸的液相分子運(yùn)動(dòng)是自由的,液相分子的馳豫時(shí)間(relaxation time)與它所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)密切相關(guān),自由狀態(tài)的液相分子的核磁馳豫時(shí)間要比束縛狀態(tài)的液相分子的馳豫時(shí)間長得多,顆粒分散性更好的體系吸附溶劑量相對(duì)更多,弛豫時(shí)間也就更短。因此,可以利用低場核磁共振技術(shù)來測量懸浮液體系的馳豫時(shí)間,并計(jì)算顆粒的濕潤比表面積(可利用的吸附表面積),進(jìn)而用來研究顆粒的團(tuán)聚狀態(tài)、分散性穩(wěn)定性、親和性以及潤濕性等問題。
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    2022-11-10 22:15:42高分子材料的表面改性研究-低場核磁技術(shù)
    高分子材料的表面改性研究-低場核磁技術(shù)高分子材料介紹高分子材料也稱為聚合物材料,它是一類以高分子化合物為基體,再配以其他添加劑所構(gòu)成的材料。高分子材料分類方法有很多,最貼近我們生活的是按應(yīng)用分類,可以分為橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復(fù)合材料等。其中,橡膠、塑料是大家最熟悉的材料。橡膠是一類線型柔性高分子聚合物。其分子鏈間次價(jià)力小,分子鏈柔性好,在外力作用下可產(chǎn)生較大形變,除去外力后能迅速恢復(fù)原狀。塑料是以合成樹脂或化學(xué)改性的天然高分子為主要成分,再加入填料、增塑劑和其他添加劑制得。其分子間次價(jià)力、模量和形變量等介于橡膠和纖維之間。高分子材料特性很多高分子材料分子結(jié)構(gòu)中存在極易老化的基團(tuán),那么通過材料的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或改性,以不易老化的基團(tuán)替代易老化的基團(tuán),往往可以起到良好的效果?;蛘呤窃诟叻肿臃肿渔溕贤ㄟ^接枝或共聚的方法引入具有抗老化作用的功能基團(tuán)或結(jié)構(gòu),賦予材料本身以優(yōu)異的抗老化功能,也是研究工作者們常采用的方法,但成本較高,暫且不能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用。高分子材料的表面改性常用方法有:接枝:就是在高分子的主鏈上接上各種側(cè)鏈,高分子就由線型變成支鏈型了。嵌段:在高分子的主鏈中插入其它鏈段。比如在聚氨酯鏈中插入聚乳酸鏈段,材料就從不能降解變得可以降解了。交聯(lián):就是讓原先是線型或支鏈型的高分子變成網(wǎng)狀,耐熱性、強(qiáng)度都會(huì)提高。高分子材料研究低場核磁技術(shù)原理高分子聚合物內(nèi)的溶劑部分流動(dòng)性強(qiáng),衰減最慢;非交聯(lián)段具有一定的分子運(yùn)動(dòng)特性,衰減相對(duì)較慢;而交聯(lián)段所受束縛程度大,分子運(yùn)動(dòng)特性小,衰減較快。相比傳統(tǒng)的SE或CPMG序列采集的不同,采用MSE-CPMG新序列采集時(shí),通過施加組合脈沖使得核磁共振信號(hào)在死時(shí)間范圍內(nèi)來回反轉(zhuǎn)從而盡量維持原始的核磁共振信號(hào)強(qiáng)度,以此實(shí)現(xiàn)更加短的弛豫信息采集,交聯(lián)度的測試準(zhǔn)確性進(jìn)一步提高。
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    2022-11-07 14:45:49粉體表面改性研究-低場核磁技術(shù)
    粉體表面改性研究-低場核磁技術(shù)超細(xì)粉體具有常規(guī)材料難以比擬的優(yōu)異性能,在先進(jìn)陶瓷、微電子、航天航空、生物制藥、光學(xué)檢測等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用,但由于穩(wěn)定性低、易發(fā)生團(tuán)聚和難于分散,需要對(duì)超細(xì)粉體進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚硪愿纳祁w粒的表面特性和提高其分散性能,達(dá)到應(yīng)用要求。粉體表面改性方法粉體表面改性方法是指改變非金屬礦物粉體表面或界面的物理化學(xué)性質(zhì)的方法,主要有表面物理涂覆、化學(xué)包覆、無機(jī)沉淀包覆或薄膜、機(jī)械力化學(xué)、化學(xué)插層等。目前工業(yè)上粉體表面改性常用的方法主要有表面化學(xué)包覆改性法、沉淀反應(yīng)改性法、機(jī)械化學(xué)改性法和復(fù)合法。粉體表面改性研究進(jìn)展目前,粉體表面改性技術(shù)成為熱點(diǎn)研發(fā)方向之一。目前取得的進(jìn)展主要是納米金屬或氧化物、氫氧化物、碳酸鹽表面改性的復(fù)合礦物粉體材料,如金屬/空心微珠復(fù)合粉體、金屬氧化物/硅灰石復(fù)合粉體、納米TiO2/多孔礦物復(fù)合粉體、金屬氧化物/重晶石復(fù)合粉體、金屬氧化物/云母復(fù)合粉體等。在實(shí)際生產(chǎn)過程中,正確評(píng)價(jià)表面改性效果,對(duì)及時(shí)調(diào)整改性劑、工藝與設(shè)備參數(shù)等至關(guān)重要。低場核磁共振技術(shù)可用于粉體表面改性研究,特別是懸浮體系的表面特性研究。低場核磁技術(shù)用于粉體表面改性研究的基本原理:對(duì)于潤濕的顆粒體系,顆粒表面會(huì)附著一層液相分子,這些液相分子因無機(jī)相表面的吸附作用而運(yùn)動(dòng)受限。但未與顆粒相接觸的液相分子運(yùn)動(dòng)是自由的,液相分子的馳豫時(shí)間(relaxation time)與它所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)密切相關(guān),自由狀態(tài)的液相分子的核磁馳豫時(shí)間要比束縛狀態(tài)的液相分子的馳豫時(shí)間長得多,顆粒分散性更好的體系吸附溶劑量相對(duì)更多,弛豫時(shí)間也就更短。因此,可以利用低場核磁共振技術(shù)來測量懸浮液體系的馳豫時(shí)間,并計(jì)算顆粒的濕潤比表面積(可利用的吸附表面積),進(jìn)而用來研究顆粒的團(tuán)聚狀態(tài)、分散性穩(wěn)定性、親和性以及潤濕性等問題。 
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    2022-11-11 22:41:44無機(jī)粉體表面改性研究-低場核磁技術(shù)
    無機(jī)粉體表面改性研究-低場核磁技術(shù)超細(xì)粉體具有常規(guī)材料難以比擬的優(yōu)異性能,在先進(jìn)陶瓷、微電子、航天航空、生物制藥、光學(xué)檢測等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用,但由于穩(wěn)定性低、易發(fā)生團(tuán)聚和難于分散,需要對(duì)超細(xì)粉體進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚硪愿纳祁w粒的表面特性和提高其分散性能,達(dá)到應(yīng)用要求。粉體表面改性方法粉體表面改性方法是指改變非金屬礦物粉體表面或界面的物理化學(xué)性質(zhì)的方法,主要有表面物理涂覆、化學(xué)包覆、無機(jī)沉淀包覆或薄膜、機(jī)械力化學(xué)、化學(xué)插層等。目前工業(yè)上粉體表面改性常用的方法主要有表面化學(xué)包覆改性法、沉淀反應(yīng)改性法、機(jī)械化學(xué)改性法和復(fù)合法。粉體表面改性研究進(jìn)展目前,粉體表面改性技術(shù)成為熱點(diǎn)研發(fā)方向之一。目前取得的進(jìn)展主要是納米金屬或氧化物、氫氧化物、碳酸鹽表面改性的復(fù)合礦物粉體材料,如金屬/空心微珠復(fù)合粉體、金屬氧化物/硅灰石復(fù)合粉體、納米TiO2/多孔礦物復(fù)合粉體、金屬氧化物/重晶石復(fù)合粉體、金屬氧化物/云母復(fù)合粉體等。在實(shí)際生產(chǎn)過程中,正確評(píng)價(jià)表面改性效果,對(duì)及時(shí)調(diào)整改性劑、工藝與設(shè)備參數(shù)等至關(guān)重要。低場核磁共振技術(shù)可用于粉體表面改性研究,特別是懸浮體系的表面特性研究。低場核磁技術(shù)用于無機(jī)粉體表面改性研究的基本原理:對(duì)于潤濕的顆粒體系,顆粒表面會(huì)附著一層液相分子,這些液相分子因無機(jī)相表面的吸附作用而運(yùn)動(dòng)受限。但未與顆粒相接觸的液相分子運(yùn)動(dòng)是自由的,液相分子的馳豫時(shí)間(relaxation time)與它所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)密切相關(guān),自由狀態(tài)的液相分子的核磁馳豫時(shí)間要比束縛狀態(tài)的液相分子的馳豫時(shí)間長得多,顆粒分散性更好的體系吸附溶劑量相對(duì)更多,弛豫時(shí)間也就更短。因此,可以利用低場核磁共振技術(shù)來測量懸浮液體系的馳豫時(shí)間,并計(jì)算顆粒的濕潤比表面積(可利用的吸附表面積),進(jìn)而用來研究顆粒的團(tuán)聚狀態(tài)、分散性穩(wěn)定性、親和性以及潤濕性等問題。
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    2021-07-21 15:12:38顆粒的表面改性處理方法
    顆粒的表面改性處理是伴隨現(xiàn)代*復(fù)合材料的興起而發(fā)展起來的一個(gè)研究熱點(diǎn)。雖然它的發(fā)展歷史較短,但對(duì)于現(xiàn)代有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料、無機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料、涂料或涂層材料、吸附與催化材料、環(huán)境材料以及超細(xì)粉體和納米粉體的制備和應(yīng)用具有重要的意義。顆粒表面的性質(zhì)有時(shí)會(huì)影響到粉碎能否繼續(xù)下去,也會(huì)影響到粉體能否被應(yīng)用等重大問題。因此,通過有目的的控制或改變顆粒表面的性質(zhì),對(duì)顆粒的制備和應(yīng)用具有重要的影響作用。顆粒表面改性處理技術(shù)主要包括:改性處理工藝、設(shè)備、改性劑、顆粒表面功能化處理等。1.顆粒表面改性處理工藝顆粒表面改性處理工藝主要包括:液相法處理、干法改性處理、氣相法處理、機(jī)械力化學(xué)處理、高能輻射(包括等離子體、激光、電子束等)處理等。顆粒表面改性處理工藝按改性與顆粒制備二者的先后順序可以分為原位處理和后處理,原位處理是在顆粒粉碎或者顆粒生成的同時(shí),就有目的地控制或改變顆粒表面的性質(zhì)。這對(duì)團(tuán)聚性高的粉體是一種有效的解決方法。液相法改性處理工藝特點(diǎn)是顆粒分散在液相中并吸附改性劑,顆粒改性效果穩(wěn)定,改性劑在顆粒表面吸附均勻、完全,但是顆粒如果在干態(tài)下應(yīng)用,還需進(jìn)行干燥后處理,改性工藝流程復(fù)雜,成本較高。干法改性處理工藝特點(diǎn)是顆粒在干態(tài)下進(jìn)行分散,通過噴灑改性劑或改性劑溶液,在一定溫度下使改性劑吸附在顆粒表面完成顆粒的表面改性處理。改性方法靈活,工藝簡單,成本低,但在改性過程中難以對(duì)顆粒做到均一處理。氣相法改性處理工藝特點(diǎn)是分散在氣相中的改性劑能夠均勻地吸附在顆粒表面,顆粒改性效果穩(wěn)定,與液相處理設(shè)備相比,改性后的粉體無需進(jìn)行干燥處理。但受到改性過程中氣固分離技術(shù)的限制,氣相處理設(shè)備很難對(duì)亞微米級(jí)的顆粒進(jìn)行表面改性處理。機(jī)械力化學(xué)處理工藝特點(diǎn)是在顆粒的粉碎同時(shí)添加改性劑進(jìn)行表面改性處理,在粉體粒度減小的同時(shí)對(duì)顆粒進(jìn)行表面改性處理。由于粉碎過程中顆粒會(huì)產(chǎn)生大量高活性新生表面,并且粉碎過程中強(qiáng)烈機(jī)械作用可以對(duì)顆粒表面進(jìn)行激活,有效改善改性劑在顆粒表面的吸附。該工藝可以將顆粒粉碎與表面改性二者有機(jī)的結(jié)合在一起,簡化顆粒的加工工藝流程,并能夠提高顆粒的粉碎效率及強(qiáng)化顆粒表面改性的效果。但由于改性過程中顆粒不斷被粉碎,產(chǎn)生新的表面,顆粒表面難以完全吸附改性劑。高能輻射改性工藝特點(diǎn)是直接通過高能輻射方式改變顆粒表面的電荷量來改變顆粒表面的性質(zhì),或者是利用高能輻射強(qiáng)化有機(jī)改性劑在顆粒表面的吸附,更好地對(duì)顆粒表面進(jìn)行改性處理。2.顆粒表面改性處理設(shè)備顆粒液相法改性處理設(shè)備包括:可控溫?cái)嚢璺磻?yīng)釜、可控溫?cái)嚢璺磻?yīng)罐、濕法攪拌磨等。干法改性處理設(shè)備包括間歇式的高攪機(jī)和連續(xù)式的SLG型粉體表面改性機(jī)、PSC型粉體表面改性機(jī)等。機(jī)械力化學(xué)處理設(shè)備包括一些具有粉碎效果的設(shè)備,如振動(dòng)磨、球磨機(jī)、氣流粉碎機(jī)、行星磨等具有粉碎效果的設(shè)備。氣相處理設(shè)備包括:流化床、氣流湍流顆粒分散與改性設(shè)備等。高能輻射處理設(shè)備:包括等離子體型、激光束型、電子束型等設(shè)備。3.顆粒表面改性劑顆粒表面改性處理主要是依靠改性劑在顆粒表面的吸附來實(shí)現(xiàn)的,因此,改性劑的性質(zhì)對(duì)改性后顆粒的表面性質(zhì)起著決定性的作用。目前常用的改性劑有偶聯(lián)劑(鈦酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑)、表面活性劑、有機(jī)低聚物、有機(jī)硅等,其中偶聯(lián)劑是目前無機(jī)顆粒*常用的一類改性劑。偶聯(lián)劑與顆粒表面的作用機(jī)理有物理吸附理論、可逆水解平衡理論和化學(xué)鍵合理論等,其與有機(jī)基體的作用機(jī)理有化學(xué)鍵理論、浸潤效應(yīng)理論、界面層理論(可變形層理論和約束層理論)等。4.微/納米顆粒復(fù)合化改性除了上述通過改性劑(主要為溶液)對(duì)顆粒表面進(jìn)行改性處理外,這幾年出現(xiàn)了很多復(fù)合功能顆粒材料。將微米/納米顆粒子粒子附著在微米顆粒母粒子表面,以改變母粒子的表面性質(zhì)、表面粗糙度、消除其尖銳的棱角、制備微納米復(fù)合顆粒是目前一種新發(fā)展的顆粒表面改性處理方法。該方法使普通顆粒材料具有新的性能和功能,在滿足需要的同時(shí),降低功能組分的用量,提高經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)現(xiàn)微/納米顆粒復(fù)合化改性的方法有物理方法、機(jī)械方法、化學(xué)方法等。物理方法就是通過物理沉積的作用在顆粒表面沉積一層納米顆粒膜。如采用磁控濺射鍍膜或真空蒸鍍的方法在微顆粒表面沉積金、銀、銅、鋁、鈷、鎳等金屬顆粒膜。機(jī)械方法就是在摩擦、研磨、沖擊、振動(dòng)和高速攪拌等機(jī)械力作用下,小顆粒與大顆粒會(huì)發(fā)生固相反應(yīng)或機(jī)械鑲嵌等作用,從而使小顆粒包覆在大顆粒表面。如采用日本奈良機(jī)械制作所開發(fā)生產(chǎn)的高速氣流沖擊式粉體表面改性設(shè)備Hybridization,進(jìn)行無機(jī)顆粒/高聚物、金屬/金屬、無機(jī)顆粒/金屬等類型的復(fù)合化改性處理,獲得了許多功能性的顆粒材料,是目前能夠進(jìn)行工業(yè)化處理的一種顆粒復(fù)合化改性方法?;瘜W(xué)方法就是通過一定的化學(xué)反應(yīng)在顆粒表面沉積一層顆粒膜的方法。如采用化學(xué)鍍的方法在顆粒表面包覆一層金屬鎳、銀、銅等金屬膜,采用沉淀法或溶膠凝膠法在顆粒表面沉積一層金屬氧化物膜,可制備納米硅酸鋁/硅灰石、納米碳酸鈣/硅灰石、納米TiO2/多孔礦物等復(fù)合粉體材料。5.顆粒表面改性的評(píng)價(jià)目前顆粒表面改性效果的評(píng)價(jià)方法尚未完善和規(guī)范。表面改性效果的評(píng)價(jià)方法一般可以分為直接評(píng)價(jià)法和間接評(píng)價(jià)法。所謂直接評(píng)價(jià)法就是通過表面改性前后粉體的表面物理化學(xué)性質(zhì)和體相性質(zhì),如潤濕性、吸油值,分散性、黏度、表面結(jié)構(gòu)與成分、粒度大小與分布等與體相相應(yīng)性質(zhì)的變化來表征和評(píng)價(jià)顆粒表面改性的效果;間接評(píng)價(jià)法就是通過評(píng)價(jià)表面改性前后粉體在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域中的應(yīng)用性能來評(píng)價(jià)粉體表面改性的效果。例如,用于高聚物基復(fù)合材料填料的表面改性效果,可以通過檢測填料改性前后填充的高聚物復(fù)合材料的力學(xué)性能來評(píng)價(jià);用于電纜絕緣填料的煅燒高嶺土改性效果,可用改性前后填充絕緣材料的體積電阻率以及拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率等性能來評(píng)價(jià);用于KJ目的的粉體的改性效果,可用其KJ性能檢測結(jié)果來評(píng)價(jià);對(duì)于顏料的表面改性可以通過其遮蓋力、著色率、色差、分散穩(wěn)定性等檢測結(jié)果來評(píng)價(jià);對(duì)于催化劑的表面改性可以通過其催化性能來評(píng)價(jià)。由于粉體表面改性的目的性和*性很強(qiáng),間接評(píng)價(jià)法非常重要,是評(píng)價(jià)表面改性粉體應(yīng)用價(jià)值的主要依據(jù)。
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