納米硫酸鋇作為一種新型的無(wú)機(jī)材料，因其具有高比表面積、高活性、分散性好等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。
但納米硫酸鋇一方面具有親水疏油的性質(zhì)，與聚合物基體之間存在很大的極性差異，因此在聚合物中容易團(tuán)聚，分散性差，使其力學(xué)性能降低；另一方面由于納米硫酸鋇具有較高的表面活性，相鄰顆粒間極易發(fā)生團(tuán)聚或結(jié)塊，影響其在生產(chǎn)中的應(yīng)用。
因此，為了使硫酸鋇在聚合物中的分散性得到改善，提高納米硫酸鋇在復(fù)合材料中的綜合性能，需對(duì)納米硫酸鋇進(jìn)行表面改性，從而拓展其應(yīng)用范圍。
1、偶聯(lián)劑改性法
偶聯(lián)劑是一類具有兩性結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，可以將親無(wú)機(jī)物的基團(tuán)和親有機(jī)物的基團(tuán)連接起來(lái)，即偶聯(lián)劑起著分子橋的作用，從而使無(wú)機(jī)物與有機(jī)物之間的界面作用增強(qiáng)。典型的偶聯(lián)劑有硅烷類、鋁酸酯類、鈦酸酯類等。
硅烷類是目前應(yīng)用較多、用量較大的偶聯(lián)劑，對(duì)于表面具有羥基的無(wú)機(jī)納米粒子十分有效，但一般的硅烷偶聯(lián)劑與硫酸鋇表面結(jié)合力不強(qiáng)。較為有效的是多組分偶聯(lián)劑，它能使納米硫酸鋇表面硅烷化，是成本高，使用復(fù)雜。
鈦酸酯偶聯(lián)劑對(duì)于大多數(shù)無(wú)機(jī)粒子都有較好的改性效果，原因是鈦酸酯能與納米硫酸鋇表面的自由質(zhì)子形成化學(xué)鍵，從而在其表面形成一層有機(jī)膜，導(dǎo)致表面性質(zhì)發(fā)生改變。但由于價(jià)格較貴，并且有危害人體健康的成分存在，導(dǎo)致對(duì)它的應(yīng)用越來(lái)越少。
鋁酸酯偶聯(lián)劑是一種新型的偶聯(lián)劑，其分子中易水解的烷氧基與硫酸鋇表面的自由質(zhì)子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生一層單分子膜，形成不可逆的Al—O鍵，從而改善產(chǎn)品性能，其性能也優(yōu)于其他偶聯(lián)劑。
2、表面活性劑改性法
表面活性劑其分子一端為長(zhǎng)鏈烷基，能夠在聚合物基體中均勻分散；另一端為極性親水基團(tuán)，可與硫酸鋇表面發(fā)生物理吸附或化學(xué)反應(yīng)，包裹在硫酸鋇的表面達(dá)到改性目的。常用的表面活性劑有高級(jí)脂肪酸及其鹽類、醇類、胺類、磷酸酯類等。
表面活性劑成本低、種類多、產(chǎn)量大，用不同種類的表面活性劑可以合成不同性能的產(chǎn)品，改性技術(shù)較成熟，因此對(duì)它的應(yīng)用越來(lái)越多。脂肪酸（鹽）是硫酸鋇較為常用且價(jià)格十分低廉的表面改性劑，改性后的納米硫酸鋇在聚合物中有較好的分散性和親和性。改性后的納米硫酸鋇在水中由于其表面張力而不易沉淀，因此活化度可用來(lái)反映表面改性效果的好壞。
3、復(fù)合改性劑改性法
復(fù)合改性劑是由2種或2種以上的單一改性劑組合而成的復(fù)合配方，如棕櫚酸鈉/硬脂酸鈉、硬脂酸鈉/硫酸鋅、硬脂酸鈉/十二烷基磺酸鈉/烯丙醇聚氧乙烯醚等復(fù)合型改性劑。對(duì)納米硫酸鋇改性時(shí)選擇復(fù)合型改性劑，可以充分發(fā)揮每種改性劑自身的優(yōu)勢(shì)，使得改性效果比單一改性效果更好，滿足專業(yè)化、功能化的需求。
張貝貝等采用硬脂酸鈉對(duì)超細(xì)硫酸鋇做表面改性。研究發(fā)現(xiàn)，溫度和質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有所降低，節(jié)約了能耗，活化度達(dá)到99.90%。用棕櫚酸鈉/硬脂酸鈉復(fù)合改性劑改性后，產(chǎn)品的耐熱性能比單一改性劑改性的效果有所提高，粒度分布變窄，平均粒徑從0.89μm（未改性）減小到0.78μm。這是因?yàn)楦男詣┑臉O性基團(tuán)與硫酸鋇粒子反應(yīng)，非極性基團(tuán)包覆在外面，復(fù)合改性后，各長(zhǎng)碳鏈之間相互纏繞形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)其疏水性。這種改性方法的使用將是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)之一。
4、沉淀反應(yīng)改性法
沉淀反應(yīng)改性法是通過(guò)化學(xué)沉淀反應(yīng)將改性劑加入到反應(yīng)中，使其在硫酸鋇表面形成一層包覆膜的方法。
這種改性方法生產(chǎn)成本較低，操作起來(lái)也簡(jiǎn)便，沉淀?xiàng)l件容易控制，是對(duì)顆粒表面進(jìn)行改性常用的方法之一。不同的改性劑和沉淀劑制備出的粒徑、形貌也不同。
5、無(wú)機(jī)物包覆改性法
無(wú)機(jī)物包覆改性是通過(guò)物理作用或范德華力在顆粒表面形成包覆膜，而不與其表面發(fā)生其他反應(yīng)。通常選用二氧化鈦（TiO2）、二氧化硅（SiO2）、氧化鋅等金屬氧化物作為改性劑。
近年來(lái)，對(duì)納米顆粒包覆改性的研究越來(lái)越多，因?yàn)榱蛩徜^表面包覆后能夠阻止納米粒子氧化、晶體長(zhǎng)大、腐蝕和團(tuán)聚，可改善納米硫酸鋇的表面性能，提高其表面活性點(diǎn)，擴(kuò)展其應(yīng)用范圍。該法使無(wú)機(jī)顆粒在不同介質(zhì)中的分散性得到提高，但包覆的均勻性、包覆強(qiáng)度等不易控制，是實(shí)際操作中要解決的問(wèn)題。
資料來(lái)源：《陳煥章,孫朝利,張悅,等.納米硫酸鋇改性及其應(yīng)用的研究進(jìn)展[J].無(wú)機(jī)鹽工業(yè),2019,51(11):6-12》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處！
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