无机纳米粉体表面改性研究进展
无机纳米材料表面改性的研究进展
无机纳米材料表面改性的研究进展姓名：孙震学号：9901090094班级：粉冶工程试验班0901无机纳米材料表面改性的研究进展摘要：团聚是纳米粉体材料中首先要解决的问题，而表面改性是有效解决此问题的一种方法。
本文介绍了纳米表面改性材料的一些基本方法，并介绍了国内外改性材料的一些实例，并对表面改性的前景作出了展望。
纳米粉体是指线度处于1~100nm之间的粒子聚合体, 包括金属、金属氧化物、非金属氧化物和其他各种各类的化合物。
与普通纳米粉体相比, 纳米粉体的特异结构使其具有小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应及宏观量子隧道效应, 因而在催化、磁性材料、医学、生物工程、精细陶瓷、化妆品等众多领域显示出广泛的应用前景, 被誉为面向21世纪的高功能材料, 成为各国竞相开发的热点。
近年来随着粉体制备技术的发展, 人们已经成功制备出各种纳米粉体, 制备方法多种多样, 如化学气相沉积法、等离子体法、物理气相沉积法、沉淀法、微乳液法、溶胶一凝胶法、高能球磨法等, 并且许多己经实现了工业化。
我国现在已能生产铁、钻、镍、镁、银、铜、铝等金属纳米粉, 二氧化硅、二氧化铁、二氧化错、三氧化二铝、氧化钙、氧化锌等氧化物粉末, 以及碳化硅、氮化硅等陶瓷粉末川。
但制备出纳米粉体还只是第一步, 最艰巨的一步是针对不同使用介质、不同使用场合的表面改性和处理。
因为纳米粉体粒径小、比表面积和表面能极大极易团聚而不能发挥纳米粉体的优异特性, 纳米粉体团聚已经给粉体技术及相关工业领域带来了很大的麻烦, 是其应用中首要解决的问题川。
另外, 纳米粉体与介质的不相容性导致界面出现空隙, 存在相分离现象, 所以必须对纳米粉体进行表面处理。
1纳米粉体团聚的原因由于纳米粒子所具有的特殊的表面结构, 所以在粒子间存在着有别于常规粒子(颗粒)间的作用能，即纳米作用能(F n )。
定性地讲, 这种纳米作用能就是纳米粒子的表面因缺少邻近配位的原子, 具有很高的活性, 而使纳米粒子彼此团聚的内在属性, 其物理意义应是单位比表面积纳米粒子具有的吸附力。
无机粉体表面改性的目的、原理及方法及改性剂的选择
无机粉体表面改性的目的、原理及方法及改性剂的选择
虽然无机粉体表面改性的目的因应用领域的不同而异，但总的目的是通过粉体改性剂改善或提高粉体材料的应用性能或赋予其新的功能以满足新材料、新技术发展或者新产品开发的需要。
无机粉体改性的目的是什么呢
1.使无机矿物填料由一般增量填料变为功能性填料；
2.提高涂料或油漆中颜料的分散性并改善涂料的光泽、着色力、遮盖力和耐候性、耐热性和保色性等；
3.在无机/无机复合粉料中，提高无机组分，特别是小比例无机组分在大比例无机组分中的分散性，如陶瓷颜料和多相陶瓷材料；
4.通过对层状粉体进行插层改性，制备新型的层间插层矿物材料；
5.对于吸附和催化材料，提高其吸附和催化活性以及选择性、稳定性、机械强度等性能
6.超细和纳米粉体制备中的抗团聚；
粉体表面改性的原理和方法
1.表面或界面性质与其应用性能的关系
2.表面或界面与表面改性剂或者处理剂的作用机理和作用模型
3.各种表面改性方法的基本原理或者理论基础，包括表面改性处理过程中的热力学和动力学，模拟和化学计算等。
纳米二氧化铈粉体的表面改性研究
ｄ ｇ ｅ ｆｍ ｏ ｉ ｅ ａ ｏ ｔ ｒＣｅ ｓ ７ ． ． Ｅｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｌｒ ｓ ｌｓ ｔ ａ ａ ｏ ｅ ｅ ｅ ｉ ｍ ｘ ｄ ｏ ｅ ｓ ａ ｅ ｗｅｌｄ ｓ ｅ ｓ ｄ ｅ ｒ ｅ ｏ ｄ ｆ ｄ ｎ ｎ ｍｅ ｅ Ｏ２ ｉ ３ ０ ｉ ｐｒ ｍ ｎ ａ ｅ ｕ ｔ ｈ ｔ ｎ ｎ ｍ ｔ ｒ ｃ ｒｕ ｏ ｉ ｅ ｐ ｗｄ ｒ ｒ ｌ ｉｐ ｒ ｅ
ｅ ｐｅ ｉ ｅ ，ｔ ｔｍ ｕｍ ｒ ａｃｉ ｎ ｏｎｄ ｔｏ ｗ ｅ ｅ ｂｔ ｉ ｄ ｗ ｉｈ： ｔ ａ ｏｕ ｏ ｈｅ ｔ ａ ｉ ｃ ｄ ｗ ａ ６ ， ｐＨ ｗ ａ ｘ ｒｍ ｎｔ ｈｅ ｏｐ ｉ ｅ ｔｏ ｃ ｉｉｎｓ ｒ ｏ ａｎｅ ｔ ｈｅ ｍ ｎｔ ｆ ｔ ｓ ｅ ｒｃ ａ ｉ ｓ ｓ ８， ｔ ｈｅ ｍ ｏ ｆｅ ｅ ｐ ｒ ｕ ｅ ｗａ ｄｉｉ ｄ ｔ ｍ ｅ ａｔ ｒ ｓ ７０ ℃ ， ｍ ｏｄ ｆｅ ｉ ｅ ｗ ａ ．５ ｈ． Ｕ ｓｎ ｓ ｍ ｏ ｆ ｎｇ ａ ｎ ｎ ｔ ｔｍ ｕｍ ｏ ｉｉｎ， ｔ ｅ ｌｐｏ ｉｉ ｄ ｔｍ ｓ １ ｉ ｇ ａ ｄｉｙｉ ｇｅ ｔｉ ｈｅ ｏｐ ｉ ｃ ｎｄ ｔｏ ｈ ｉ ｐｈｉ ｃ ｉ ｉ
平 均 粒 径 大 小 变化 不 大 ， ＴＥ 观 察 到 团 聚现 象 明 显 降 低 。 由 Ｍ
关 键 词 ： 纳 米 二 氧 化 铈 ； 表 面 改 性 ； 硬 脂 酸 ； 亲 油化 度
纳米碳酸钙改性技术研究进展及代表性应用综述
纳米碳酸钙改性技术研究进展及代表性应用综述吕津辉/文【摘要】碳酸钙是一种重要的无机粉体填充材料，由于其原料来源丰富且成本低，生产方法简单，性能比较稳定，被广泛的应用于橡胶、涂料、胶黏剂、造纸、塑料、食品等行业。
按照生产方法的不同，碳酸钙可分为重质碳酸钙和轻质碳酸钙。
而活性碳酸钙，又称改性碳酸钙，是通过加入表面处理剂对重钙或轻钙进行表面改性制得[1]。
【关键词】纳米碳酸钙；改性剂；改性技术；纳米碳酸钙应用；填加纳米碳酸钙是20世纪80年代发展起来的一种新型超细固体粉末材料，其粒度介于0.001～0.1um(即1～100nm)之间等。
由于纳米碳酸钙粒子的超细化，其晶体结构和表面电子结构发生变化，产生了普通碳酸钙所不具有的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子效应[1]。
为了使具有良好性能的纳米碳酸钙发挥优良性能，使用者对纳米碳酸钙进行表面改性，使其成为了一种具有多功能性的补强填充改性材料。
改性后的碳酸钙表面吸油值明显降低，凝聚粒子的粒径减小，粒子分散性增强，作为填料用于生产后的制品塑化时间缩短，塑化温度下降，溶体流动指数上升，流动性得到显著改善[2]。
1.表面改性的理论1.1 化学键理论偶联剂一方面可以与纳米碳酸钙表面质子形成化学键，另一方面要与高聚物有较强的结合界面，进而提高纳米粒子的力学性能[1]。
1.2 表面浸润理论因为复合材料的性能受高分子物质对纳米填料浸润能力的影响，若填料能完全被浸润，那么树脂对高能表面的物理吸附将提供高于有机树脂内聚强度的粘结强度[1]。
1.3 可变形层理论吸附树脂会优先选择偶联剂改性填料的表面作配合剂，一个范围的固化不均会生成变形层，变形层是一个比偶联剂在聚合物和填料之间的单分子层厚得多的柔树脂层，它能防止界面裂缝的扩图1流化床造粒工艺流程展，松弛界面应力，加强界面的结合强度[1]。
1.4 约束层理论模量在高模量粉体和低模量粉体之间时，传递应该是最均匀的[1]。
纳米SiO2粉体表面改性
机械化学改性有两层含义
第一，利用超细粉碎过程中机械应力的作用激活物 料表面，使表面晶体结构与物理化学性质发生变化，从 而实现改性。 第二，利用机械应力对表面的激活和由此产生的离 子和游离基，引发单体烯烃类有机物聚合，或使偶联剂 等表面改性剂高效反应附着而实现改性。 显然，机械化学改性既是一种独立的改性方法，也 可视为是表面化学改性和接校改性等改性方法的实现与 促进手段。
偶联剂
硅烷类 钛酸酯类 铬铝酸盐及络合物
作用机理
分子中的一部分基团可与纳米SiO2粉体表面的各种官 能团反应，形成化学键合；另一部分基团与有机高分子 发生化学反应或物理缠绕或与其他分散相亲和，从而将 矿物粉体与有机基体两种性质差异很大的物质牢固结合 在一起，使无机粉体和有机高聚物分子之间产生具有特 殊功能的桥联作用。
接枝改性法
接枝改性是在一定的外部激发条件下，将单体烯烃 或聚合烯烃引入纳米SiO2颗粒表面的改性过程，有时还 需在引入单体烯烃后激发导致纳米SiO2表面的单体烯烃 聚合。由于烯烃和聚烯烃与树脂等有机高分子基体性质 接近，所以增强了纳米SiO2与基体间的结合而起到补强 作用。 产生接枝聚合的外部激发条件有许多种，如化学接 枝法、电解聚合法、等离子接枝聚合法、氧化法和紫外 线与高能电晕放电方法等。在烯烃单体中研磨物料实现 接枝聚合物在物料表面的附着也属于一种接枝改性的激 发手段。
不饱和有机酸
丙烯酸 甲基丙烯酸 丁烯酸 肉桂酸 山梨酸 2-氯丙烯酸 马来酸 衣康酸 醋酸乙烯
中国无机粉体表面改性技术发展现状
中国无机粉体表面改性技术发展现状郑水林（中国矿业大学北京校区北京 100083）摘要：目前应用的表面改性工业主要有干法工艺、湿发工业、复合工艺三大类；表面改性设备部分是从化工、塑料、粉碎、分散等行业中引用过来的，专用粉体表面改性设备的开发始于20世纪90年代后期；表面改性剂主要有偶联剂、表面活性剂、有机低聚物、不饱和有机酸、有机硅、水溶性高分子以及金属氧化物及其盐等；表征技术有直接表征和对表面改性粉体应用性能的表征两种。
本文综述了中国无机粉体表面改性技术的现状并对其主要发展趋势进行了分析和展望。
关键词：无机粉体表面改性改性剂改性机前言以硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、氧化物、氢氧化物、碳化物等为主要成分的无机粉体及其复合无机粉体是一类在现代工业、农业、建筑、交通运输、航空航天、环保等领域得到广泛应用的新材料。
这类新型无机粉体材料除了粒度微细且分布合理外，另一个重要特征是表面性质依用途不同进行了表面改性或优化处理，其目的是改善粉体的应用性能，如提高无机粉体的分散性、与复合材料中基料的相容性、改善材料的电性、热性、光性、耐侯性、化学稳定性以及改善复合材料的力学性能等【1】。
在复合材料迅速发展的现代社会，作为复合材料填料的无机粉体已逐渐成为复合材料不可或缺的重要组成部分。
无论是有机/无机复合材料还是无机/无机复合材料，粉体的表面特性，特别是超细粉体和纳米粉体的表面特性，是影响材料性能的关键因素之一。
其它诸如涂料或涂层材料吸附与催化材料等，粉体的表面性质都是决定其材料性能的关键因素之一。
正因为如此，粉体表面改性或表面处理技术已成为粉体加工技术的重要组成部分之一。
中国在这一领域虽然起步较晚，但近二十年来，尤其是近十年来，也有了较快发展【2】。
表面改性技术的主要组成部分是表面改性工艺、设备、表面改性剂及其配方、应用和表征技术等几方面，本文以工业化表面改性或表面处理技术为基点，简要回顾总结我过无机粉体表面改性技术的发展现状及其发展趋势。
纳米二氧化硅表面改性
纳米二氧化硅表面改性一、本文概述纳米二氧化硅作为一种重要的无机纳米材料，因其独特的物理化学性质，如高比表面积、良好的化学稳定性和独特的光学性质等，在众多领域如橡胶、塑料、涂料、医药、化妆品和食品工业等都有着广泛的应用。
然而，纳米二氧化硅的高比表面积和表面能导致其易于团聚，从而影响了其性能和应用。
因此，对纳米二氧化硅进行表面改性，以改善其分散性和与其他材料的相容性，一直是纳米材料领域的研究热点。
本文旨在深入探讨纳米二氧化硅表面改性的各种方法、原理及其在实际应用中的效果。
我们将首先介绍纳米二氧化硅的基本性质和应用领域，然后重点论述表面改性的重要性以及目前常用的表面改性方法，包括物理改性和化学改性两大类。
在此基础上，我们将对改性后的纳米二氧化硅的性能进行评估，并探讨其在实际应用中的潜力和挑战。
我们将展望纳米二氧化硅表面改性的未来研究方向和应用前景。
通过本文的阐述，我们希望能够为从事纳米材料研究和应用的科研人员提供有价值的参考，推动纳米二氧化硅表面改性技术的进一步发展，并为其在各领域的广泛应用提供有力支持。
二、纳米二氧化硅的表面性质纳米二氧化硅（SiO₂）是一种重要的无机纳米材料，因其独特的物理化学性质，如高比表面积、优异的热稳定性、良好的光学透明性等，在众多领域如涂料、橡胶、塑料、陶瓷、生物医药等都有着广泛的应用。
而纳米二氧化硅的表面性质，特别是其表面结构和活性，直接影响了其在这些领域的应用效果。
纳米二氧化硅的表面结构主要由硅羟基（Si-OH）构成，这些硅羟基可以是孤立的，也可以是连生的，形成硅氧烷键（Si-O-Si）。
这些硅羟基的存在使得纳米二氧化硅表面带有亲水性，易于形成氢键，从而表现出强烈的吸附性能。
同时，硅羟基也是纳米二氧化硅表面改性的关键，通过对其进行化学反应，可以引入各种有机官能团，从而改变其表面性质。
纳米二氧化硅的表面活性主要源于其高比表面积和大量的表面硅羟基。
高比表面积使得纳米二氧化硅能够与其他物质进行充分的接触和反应，而大量的表面硅羟基则提供了丰富的反应位点。
纳米二氧化硅粉体的表面改性研究
纳米二氧化硅粉体的表面改性研究近年来，随着科学技术的飞速发展，纳米材料受到越来越多的关注，纳米二氧化硅粉体也在研究和应用方面发挥了独特的作用。
然而，纳米二氧化硅粉体本身具有低表面能，容易与环境中的其他物质发生化学反应，影响其特性表现。
因此，对其表面进行改性显得尤为重要。
本文将从表面性质、改性原理、改性技术三个方面介绍纳米二氧化硅粉体的表面改性研究的进展情况，为后续相关研究和应用提供依据和借鉴。
首先，纳米二氧化硅粉体具有低表面能，容易被环境变化影响，具有极高的比表面积和疏水性，不易与液体及其他组分形成稳定的混合体，且改性后的性能不易稳定。
因此，研究者需要弄清纳米二氧化硅的表面性质，以协助实现对纳米材料的有效表面改性。
其次，纳米二氧化硅的表面改性，主要通过物理、化学或两者相结合的方式，使粉体的表面变得平整和疏水，从而影响材料的表面结构、功能和性能。
物理法是在不改变表面结构的前提下，利用表面热力、压力、电磁力等物理作用，从而改善粒子表面比表面积和疏水性；化学法则是使用有机物质或其它化合物将粉体表面物化，以改变比表面积、疏水性和其他物理和化学性质。
最后，目前，已有许多技术可以用于纳米二氧化硅粉体的表面改性，例如接枝、支化、光化学气相沉积、外加基团、聚合和包覆。
其中，接枝技术和支化技术是近年来被广泛应用的技术，并取得了较好的效果。
在此基础上，光化学气相沉积、外加基团、聚合物和包覆技术等技术也得到了不断发展和完善。
总之，为了发挥纳米二氧化硅粉体的最大潜力，表面改性是必不可少的，近年来的相关研究进展情况表明，物理法和化学法相结合的表面改性技术是其中最重要的一环。
如果未来能够开发出更多更有效的表面改性技术，将会为纳米材料的研究和应用带来极大的便利。
值得一提的是，表面改性需要综合考虑表面形貌、疏水性、比表面积等各种因素，目前研究者仍需要进一步完善纳米二氧化硅粉体表面改性技术，研制出具备良好表面和功能性能的新型纳米材料。
纳米SiO2表面改性及其在复合材料中的研究进展
特 点 ， 因 而 具 有 反 应 活 性 … ，从 而 物 化 性 质 。 例 如 ：表 面 能 、 表 面 电 效 应 、 体 积 效 应 及 量 子 尺 寸 效 应
以 优 越 的 稳 定 性 、 补 强 性 、 增 稠 性 性 等 。 通 过 改 性 可 达 到 以 下 目 的 ： 等 。 用 热 力 学 表 示 ： 由 分 散 态 变 为
【关 键 词 】 二 氧 化 硅 ； 表 面 改 性 ； 改 性 方 法 ； 进 展
纳 米 Ｓ ｉ Ｏ ，是 无 定 型 白 色 粉 末 １．表 面 改 性 的 目 的
异 性 能 只 有 在 保 持 其 纳 米 级 时 才 尤
（指 团 聚 状 态 ），是 一 种 无 毒 ， 无 污
ห้องสมุดไป่ตู้
表 面 改 性 是 指 用 物 理 、 化 学 等 为 突 出 ， 但 由 于 纳 米 级 粒 径 很 小 ，
Ｇ 为 凝 聚 状 态 体 系 的 总 表 面 能
因 此 必 须 对 其 进 行 表 面 改 性 ， 目 的 提 高 其 附 加 值 。
Ｇ 为 分 散 状 态 体 系 的总 表 面 能
是 改 变 超 细 Ｓ ｉ Ｏ ，表 面 的 物 化 性 质 ，
纳 米 ＳｉＯ，作 为 一 种 新 型 无 机 功
双 层 胶 束 的 作 用 ， 可 以 把 单 体 包 溶 基 团 ，改 善 ＳｉＯ，粒 子 与 各 种 有 机 溶
ｒ 为 颗 粒 表 面 间 距 ；
在 胶 束 中 引 发 聚 合 ， 达 到 粒 子 的 表 剂及 聚合 物 基 体 之 间 的相 容 性 。 根
０；因此在条 件适 宜的情 况下 ，纳 米 把 单 体 吸 附 到 纳 米 离 子 表 面 ， 然 后 表 面 而 达 到 改 性 目 的 。
第四讲 纳米粉体表面改性
（2）纳米粉体表面改性的必要性 ）
纳米粉体一般是指粒径在 以下的粒子或颗粒。 纳米粉体一般是指粒径在100nm以下的粒子或颗粒。由于 一般是指粒径在 以下的粒子或颗粒 纳米粉体粒度细、比表面积大、表面能高、表面原子数增多、 纳米粉体粒度细、比表面积大、表面能高、表面原子数增多、 原子配位不足及高的表面能， 原子配位不足及高的表面能，使得这些表面原子具有很高的 活性，极不稳定，很容易“团聚” 失活” 活性，极不稳定，很容易“团聚”及“失活”。 对于软团聚的纳米粒子，通过表面的物理和化学改性，来 对于软团聚的纳米粒子，通过表面的物理和化学改性， 提高纳米粉体的分散性 分散性； 提高纳米粉体的分散性；改善或提高无机纳米粉体与复合材 料中基料或其他物质之间的相容性 相容性； 料中基料或其他物质之间的相容性； 纳米粉体在催化、环保、微电子、 纳米粉体在催化、环保、微电子、生物医药及化工等领域 的应用需要特定的表面物理化学特性及功能。因此， 的应用需要特定的表面物理化学特性及功能。因此，有选择 性地赋予无机纳米粉体材料新的物理化学性能及新的功能 新的物理化学性能及新的功能也 性地赋予无机纳米粉体材料新的物理化学性能及新的功能也 要通过表面改性或表面处理来实现。 要通过表面改性或表面处理来实现。
1.表面活性剂改性 表面活性剂改性
无机纳米粉体颗粒经表面活性剂改性或处理后可阻止或 减轻硬团聚体的形成 提高其分散性。 的形成， 减轻硬团聚体的形成，提高其分散性。表面活性剂还能改善 或提高纳米粒子与相应体系中基料或其他物质的相容性 相容性。 或提高纳米粒子与相应体系中基料或其他物质的相容性。 纳米粉体的表面活性改性法既可湿法进行也可干法进 纳米粉体的表面活性改性法既可湿法进行也可干法进 行或干-湿结合 湿结合。 行或干 湿结合。 对于湿法化学合成，如沉淀法、水热法、溶胶 凝胶法等 对于湿法化学合成，如沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法等 湿法化学合成 工艺制备纳米粉体， 工艺制备纳米粉体，在湿法生成纳米粉体过程中或生成后立 即加入表面活性剂，不仅可以防止硬团聚体的形成， 即加入表面活性剂，不仅可以防止硬团聚体的形成，还有助 于遏止粒子“长大”。纳米粉体的表面改性最好在湿法制备 于遏止粒子“长大” 过程中就开始进行。 过程中就开始进行。 进行干法改性。 表面活性剂也可以用于对纳米无机粉体 进行干法改性。 干法改性的关键是改性设备能够很好地将纳米粉体和表面活 干法改性的关键是改性设备能够很好地将纳米粉体和表面活 性剂分散， 性剂分散，使表面活性剂能够均匀地吸附包覆于纳米颗粒表 面。 ：
纳米二氧化硅的结构及表面改性对橡胶复合材料性能影响的研究进展
专论·综述 合成橡胶工业,2009-11-15,32(6):522～526CH I N A SY NTHETI C RUBBER I N DUSTRY纳米二氧化硅的结构及表面改性对橡胶复合材料性能影响的研究进展许石豪,刘 丰,李小红,张治军3(河南大学特种功能材料教育部重点实验室,河南开封475001) 摘要:分析了纳米Si O2结构及表面改性对其填充橡胶复合材料性能的影响,对比了不同表面改性方法对Si O2增强效果的影响,指出基于良好分散性的适度结构化和高效功能化表面改性是提高Si O2增强橡胶复合材料性能的重要因素。
简要介绍了纳米Si O2在橡胶复合材料中的应用研究现状。
关键词:纳米二氧化硅;结构;表面改性;橡胶纳米复合材料;综述 中图分类号:T Q330138+3 文献标识码:A 文章编号:1000-1255(2009)06-0522-05 近年来,橡胶/无机纳米复合材料以其独特的性能引起了人们的关注,这类复合材料综合了橡胶的韧性、可加工性、介电性和无机粒子的强度、模量、结构稳定性等优良性能,实现了有机高分子与无机纳米材料的分子级复合[1],赋予了橡胶材料许多新奇的特性和规律。
科研工作者对黏土[2]、碳纳米管[3]、蒙脱土[4]、Mg(OH)2等许多无机纳米材料在橡胶基体中的增强作用做了大量研究,并已取得了较为理想的成果。
纳米Si O2是最早诞生的纳米材料之一,也是目前世界上大规模生产的一种纳米粉体材料。
作为一种优良的结构和功能材料,纳米Si O2具有粒径小、表面活性高、耐高温、无毒、无污染等优点,这为Si O2/橡胶纳米复合材料的研究与开发开辟了新的领域[5-8]。
然而,纳米Si O2较高的表面活性使其在使用过程中极易团聚,而且Si O2与大多数橡胶基体材料相容性较差,这些因素都限制了Si O2在复合材料中性能的发挥。
因此,探讨纳米Si O2独特的微观结构和表面性质对橡胶复合材料机械、黏弹、加工等性能的影响具有十分重要的意义。
生物医学材料的纳米表面改性与生物相容性研究进展
生物医学材料的纳米表面改性与生物相容性研究进展近年来，纳米技术的快速发展为生物医学材料领域带来了许多新的机会和挑战。
纳米表面改性技术无疑是一种被广泛研究和应用的方法，它可以改善生物医学材料的生物相容性，并提高其在临床和生物学研究中的应用价值。
本文将介绍生物医学材料的纳米表面改性与生物相容性的研究进展。
1. 纳米表面改性技术的原理与方法纳米表面改性技术可以通过改变材料表面的物理、化学性质，以及微纳结构和形貌，从而实现对生物活性和相容性的调控。
常见的纳米表面改性方法包括物理方法和化学方法。
物理方法如离子注入、离子束刻蚀、溅射沉积等可以实现材料表面的形貌和化学组成的调控。
而化学方法如溶液处理、表面修饰等则可以通过涂层、功能化改性等手段实现对材料表面特性的调控。
2. 纳米表面改性对生物相容性的影响纳米表面改性技术可以调控生物医学材料与生物体之间的相互作用，从而影响其生物相容性。
例如，通过改变表面的粗糙度和结构特征，可以增加材料与细胞的机械黏附力，从而促进细胞的附着和生长。
另外，改变材料表面的化学性质，如引入亲水基团或疏水基团，可以调控材料与生物体之间的相互作用，从而提高材料的渗透性和降低生物蛋白的吸附。
3. 生物相容性的评价方法生物相容性是评价生物医学材料的重要指标之一。
常用的生物相容性评价方法包括细胞毒性测试、细胞黏附和增殖实验、体外和体内生物相容性测试等。
这些方法可以从不同角度评价物质对生物体的影响，并为纳米表面改性技术的优化提供指导。
4. 纳米表面改性生物医学材料的应用纳米表面改性生物医学材料在临床和生物学研究中具有广阔的应用前景。
例如，在组织工程和再生医学领域，纳米表面改性可以提高材料的细胞相容性和促进组织再生。
在生物传感和诊断领域，纳米表面改性可以提高生物医学传感器的灵敏度和特异性。
此外，纳米表面改性技术还可应用于药物缓释系统、人工器官和医学影像等领域。
总结：生物医学材料的纳米表面改性与生物相容性研究是当前生物医学材料领域的热点和重要方向。
国内外无机粉体表面改性技术现状
国内外无机粉体表面改性的现状朱宗臣，胡彩平，王佳涛，吴浩（昆明理工大学材料科学与工程学院，云南昆明650093）摘要：表面改性是无机粉体的主要加工技术之一，对提高分体的应用性能及应用价值有着至关重要的作用。
从粉体表面改性方法、工艺、设备、表面改性剂及其配方等方面综述了无机粉体表面改性技术现状。
关键词：无机粉体；表面改性；表面改性剂1 表面改性方法根据表面改性剂和粉体粒子之间有没有发生化学反应，可将无机粉体表面改性方法分为表面物理改性法、表面化学改性法和复合改性。
1.1 表面物理改性法所谓表面物理改性法就是通过分子间作用力（如范德华力，氢键等）将无机或有机表面改性剂吸附到无机粉体粒子表面，在粉体粒子表面形成包覆层，以降低粉体的表面张力，改变粉体粒子的表面极性，减少粉体粒子之间的团聚作用，从而达到均匀稳定分散粉体粒子的目的。
（1）物理涂覆物理涂覆是一种对无机粉体粒子表面进行简单改性的工艺方法。
它主要利用表面活性剂、水溶性或者油溶性高分子化合物及脂肪酸等对粉体表面进行覆膜处理而达到表面改性的目的。
经过覆膜以后，无机粉体的胶结能力、强度、耐高温能力等均有明显改善。
（2）表面活性剂改性表面活性剂改性包含疏水基和亲水基，是极少数能显著改变物质表面或界面性质的物质，具有两个基本特点:(1)在物质表面或两相界面容易定向排列，使其表面性质或界面性质发生显著变化；（2）在溶液中的溶解度很低，在通常使用浓度范围内大部分以胶团（缔合体）状态存在，使其表面张力显著下降。
（3）高能表面改性利用紫外线、红外线、电晕放电和等离子体照射等方法对无机粉体进行表面处理的方法称为高能表面改性。
（4）胶囊化改性胶囊化改性是现代医药领域最先采用的技术，最初是由为了满足药品的缓释性需求而出现的固体药粉胶囊化发展而来的。
胶囊化改性是粉体颗粒表面上覆盖均质而且有一定厚度的薄膜，它的特点是能够将液滴固体化。
1.1 表面化学改性所谓无机粉体表面化学改性是指通过无机粉体粒子表面和表面改性之间的化学吸附作用或化学反应，改变粒子的表面结构和状态，从而达到表面改性的目的。
纳米二氧化硅粉体的表面改性研究
纳米二氧化硅粉体的表面改性研究一、本文概述随着纳米科技的飞速发展，纳米二氧化硅粉体因其独特的物理化学性质，在众多领域如橡胶、塑料、涂料、陶瓷、医药和化妆品等中得到了广泛的应用。
然而，纳米二氧化硅粉体的高比表面积和强表面能使得其极易发生团聚，这不仅影响了其性能的发挥，也限制了其在某些领域的应用。
因此，对纳米二氧化硅粉体进行表面改性，提高其分散性和稳定性，成为了当前研究的热点之一。
本文旨在探讨纳米二氧化硅粉体的表面改性研究，通过对表面改性方法、改性剂种类和改性效果等方面的深入研究，为纳米二氧化硅粉体的应用提供理论支持和实践指导。
文章首先介绍了纳米二氧化硅粉体的基本性质和表面改性的重要性，然后综述了目前常用的表面改性方法，包括物理法、化学法和复合法等，并分析了各种方法的优缺点。
接着，文章重点研究了不同改性剂对纳米二氧化硅粉体表面改性的效果，通过对比实验和表征分析，揭示了改性剂种类、用量和改性条件等因素对改性效果的影响。
文章对纳米二氧化硅粉体表面改性的未来发展趋势进行了展望，提出了一些有待进一步研究的问题和方向。
本文的研究结果不仅有助于深入理解纳米二氧化硅粉体的表面改性机制，也为优化改性工艺、提高改性效果提供了有益的参考。
本文的研究也有助于推动纳米二氧化硅粉体在各个领域的应用，促进纳米科技的进一步发展。
二、纳米二氧化硅粉体的基本性质纳米二氧化硅粉体是一种无机纳米材料，因其独特的物理化学性质，在众多领域有着广泛的应用。
其基本性质主要表现在以下几个方面：粒径与比表面积：纳米二氧化硅粉体的粒径通常在1-100纳米之间，这使得其比表面积远大于常规材料。
高比表面积赋予了纳米二氧化硅优异的吸附性能和反应活性。
表面能：由于纳米二氧化硅粉体的高比表面积，其表面能也相对较高。
这使得纳米二氧化硅易于团聚，从而影响了其分散性和应用性能。
表面羟基：纳米二氧化硅粉体表面存在大量的羟基（-OH），这些羟基不仅使纳米二氧化硅具有亲水性，还为其表面改性提供了反应位点。
无机纳米粉体表面改性研究进展
摘要: 由于纳米粒子易团聚, 对其进行表面改性是很必要的。
本文综述了纳米粒子表面改性的主要方法, 介绍了国内外表面改性的一些实例, 并对纳米粒子表面改性的一些新发展和应用前景作了说明。
关键词: 纳米粉体; 团聚; 表面改性；表征Abstract：Accumulation is one of the most important problems to be resolved in the application of nanosize power.Surface modification can efficiently resolve this problem.In this aricle,the author discuss the cause of the accumulation,the way of surface medication and the manifestion of surface modification.Key words: nanosizes power, accumulation, surface modification,manifetation1、引言物质经微纳米化后, 尤其是处于纳米状态时, 其尺寸介于原子、分子与块状材料之间, 故有人称之为物质的第四状态。
由于纳米粒子具有大比表面积, 随着粒子半径的减小, 其表面能和表面张力都急剧增大，此外还具有小尺寸效应、量子尺寸效应和量子隧道效应, 因而纳米材料具有独特的力学、光、热、电、磁、吸附、气敏等性质, 在传统材料中加入纳米粉体将大大改善其性能或带来意想不到的性质。
目前, 纳米材料在信息、能源、环境和生物技术等高科技产业中的应用已取得了初步成果。
但是在应用过程中, 由于纳米粒子粒径小, 表面活性高, 使其易发生团聚而形成尺寸较大的团聚体[1], 严重地阻碍了纳米粉体的应用和相应的纳米材料的制备。
2、纳米粒子的团聚所谓纳米粉体的团聚是指原生的纳米粉体颗粒在制备、分离、处理及存放过程中相互连接、由多个颗粒形成较大的颗粒团簇的现象。
纳米粉体的表面改性研究
子 的 比表 面积 大 ，表面 能高 ，又极 易造 沉 积包 膜 处理 ， 得 到致密 的 Ａｌ０ 可 ， 包 有 机 介质 中 的分 散 性 、 稳 定 性 及相 容
（． ０ １～１ ０ ｍ ）的超细颗 粒构 成 的零 少相 邻 的原子 ，因而存在 许 多悬空 键 ， 原子 密度将会 减少 ，导 致呈现 出小 尺寸 ｎ ０
维 、一 维 、二 维 、三 维 材料 的 总 称 。 当 具 有 不 饱 和 性 ，易 与 其 他 原 子 相 结 合 而 效 应 ，产生 ～系 列奇特 的性质 。 物 质 结 构 单 元 到 纳 米 量 级 时 ，不 仅 能 大 稳定 下来 ，故 表现 出很 高的 化学活 性 。 ２ ３宏观量 子隧道效应 ．
．小 到材料 的各个领域 ，成 为当前世界科学 ２ ２ 尺寸效应
研究 的热点 。
随着颗粒 尺寸的量变 ， 在一定 条件 子 、分 子与大 块固体之 间的超微颗粒 而
下会 引起颗粒性 质的质变 。由于颗 粒尺 言 ，大块材料 中连续 的能带将分 裂为分
２ 纳 米 颗 粒的 特 殊 性 能 。 】
定性 。 章 金 兵 等 人 用 Ａｌ 纳 米 Ｔｉ ， 对 ０ Ｏ，
质 ，其应 用前景 十分 宽广 。 综 上所述 ，由于纳 米颗粒 的小 尺寸
高复 合 材料 的性能 。 薛茹君 等人ｌ 用偶联 剂对超 细绢云 １ 。
效应 、表面 效应 、宏观 量子遂 道效 应及 ／Ｚｎ 表 面 进 行 包 覆 改 性 ， 其 表 面 结 母 进 行 表 面 修 饰 改 性 后 ，绢 云母 粉 体 表 Ｏ 对 特殊 的力学性 能 ，使纳 米材料 具有 了常 构和形 态进行 了研 究 。经实验 得 出：在 面有 效覆盖 了一层 有机膜 。吸油值也 从
纳米粉体表面改性的必要性和应用前景
２ 纳 米 粉 体 的缺 陷
２１表 面 吸 附… ．
纳 米粒 子 的 团聚 可 以减 小颗 粒 的 比表 面 ，减 小 体系 Ｇ ｂ ｓ ｉｂ 自由能 ，降低颗 粒 的 活性 。
纳 米 粒 子 表 面有 大 量 的活 性 原子 存 在 ，极 易 吸 附各种 原子 或 分 子 。如 在 空 气 中 ，纳 米 粒 子 会 吸附大 量 的氧 、水 等 气体 。对 １ ｍ左 右 的银 纳米 ０ｎ 粒 子表 面 进行 ｘ射 线光 电子 能谱 （ Ｓ 分析 表 明 ， ＸＰ ）
究。
２２ 氧 化 ．
纳米 粒子 活 性极 大 ，多数 金 属纳 米粒 子在 与空 气 接触 时容 易氧化 甚 至燃烧 。因此 ，其抗 氧化 性 能 较 差 ，易氧 化 、 自燃 甚 至爆 炸 。对于 银 、金等 稳定 性 较好 的金 属 纳米 粒子 ，氧 化过 程 并不 明显 ，纳米 氧 化银 粉末 在 光照 下还 会发 生分 解 ，这 可 能与这 些 金属 氧 化物 的稳 定 性有 关 。
ｐ ｗ ｅ ｎ ｓｍｏ ｉｅ ｕｐ ｓ． ｔ ｏｎ ｕ ａ ａ ｏ ｏ ｄ ｒｗｉ ａ ｅｅｅ ｒ ａ ｅ ｐ ｌ ａｉｎ ｉ ｅ ｏ ｄ ｒａ ｄｉ ｄ ｄ ｒ ｏｅ Ｉ ｐ ｉｔ ｏ ｔ ｈ ｔ ｎ ｗ ｅ ｌ ｈ ｖ ｖｎｂｏ ｄ ｒａｐ ｉ ｔ ｓｗ ｔ ｔ ｔ ｉ ｆ ｐ ｓ ｔ ｎ ｐ ｌ ｃ ｏ ｈｈ
Ｐｅ ｇ Ｌｉｉ ｎ ｌ ｎｇ （ ａ ｇ ｏ ｇＰ ｔｏｅ ｍ ＆ Ｐ ｌｔｃ ｎｃＣｏｌｇ ， ｕ ｈ ｎ５ ８ ２ ， ａ ｚ ｏ ， ｉａ） Ｇｕ ｎ ｄ ｎ ｅｒ ｌｕ ｏｙｅ ｈ ｉ ｌ ｅ Ｆ ｓ ａ ２ ２ ２ Ｇｕ ｎ ｈ ｕ Ｃｈｎ ｅ
Ａ ｓｒ ｃ： ｂ ｔａｔ
纳米白炭黑粉体表面改性的研究
纳米白炭黑粉体表面改性的研究1 研究目的和意义白炭黑是一种超细微具有活性的二氧化硅粒子，是一种白色、无毒、无定形微细粉状物，具有多孔性、高分散性、质轻、化学稳定性好、耐高温、不燃烧、电绝缘性好等优异性能的重要无机硅化合物。
其相对密度为2.319～2.653，熔点为1750℃，是一种重要的精细无机化工产品。
化学名称为水合无定形二氧化硅或胶体二氧化硅，分子式为SiO2 .nH2O，系以Si原子为中心，O原子为顶点所形成的四面体不规则堆积而成的。
它表面上的Si原子并不是规则排列，连在Si原子上的羟基也不是等距离的，它们参与化学反应时也不是完全等价的[1]。
和其他氧化物相似，一旦白炭黑(SiO2)和湿空气接触，表面上的Si原子就会和水"反应"，以保持氧的四面体配位，满足表面Si原子的化合价，也就是说，表面有了羟基。
白炭黑对水有相当强的亲和力，水分子可以不可逆或可逆地吸附在其表面上。
所以SiO2表面通常是由一层羟基和吸附水覆盖着，前者是键合到表面Si原子上的羟基，也就是化学吸附的水；后者是吸附在表面上的水分子，也就是物理吸附的水。
已有的研究成果表明白炭黑表面存在羟基官能团，其羟基主要划分为三种类型[2]：(1)孤立单羟基， SiOH；(2)孤立双羟基，=Si(OH)2；(3)在羟基相互之间有氢键存在的邻位羟基。
当表面硅醇基浓度足够大时白炭黑表面是亲水的。
水分子可以和白炭黑表面的羟基群形成氢键。
白炭黑具有特殊的表面结构(带有表面羟基和吸附水)、特殊的颗粒形态(粒子小，比表面积大等)和独特的物理化学性能, 白炭黑微粉能提高材料和产品固有的物理属性和化学性能，广泛应用于催化剂、催化剂载体、石油化工、脱色剂、消光剂、橡胶补强剂、塑料充填剂、油墨增稠剂、金属软性磨光剂、绝缘绝热填充剂、高级日用化妆品填料及喷涂材料等各种领域，是橡胶、化工、电子、医药等行业提高产品质量所需要的“工业味精”。
然而，由于白炭黑内部的聚硅氧和外表面存在的活性硅醇基及其吸附水，使其呈亲水性，在有机相中难以湿润和分散，与有机基体之间结合力差, 易造成界面缺陷, 使复合材料性能降低；而且由于其表面存在羟基，表面能较大，聚集体总倾向于凝聚，因而产品的应用性能受到影响。
纳米二氧化钛表面改性与应用研究进展
2 表面包覆方法
提高纳米二氧化钛耐候性与分散性的最有效的方法是，在其表面包覆一些具有特定化学性质并能以很薄的包膜形式吸附在二氧化钛颗粒表面的化合物，使二氧化钛颗粒之间分离开来，减小颗粒间的范德华引力，提高了分散性。同时也使颗粒本身与外界介质隔开，避免阳光中紫外线的直接照射，防止二氧化钛粉化，增强耐候性。
3 表面包覆过程中的控制因素
进行表面包覆时，溶液pH、二氧化钛含量、分散剂用量、表面活性剂、反应温度、包覆时间、搅拌器结构及转速对表面包覆的效果都有较大的影响。
3.1 pH
一般情况下，二氧化钛在pH<2时分散性很好。随着pH上升二氧化钛会逐渐发生团聚现象，当pH为5-8时，团聚现象最为严重。当pH>8时，又重新分散，而且当pH为8.5-11时分散最好。而当pH>11时，又重新团聚。在实际分散过程中，pH一般控制在8-10，碱性环境有利于二氧化钛在中和前保持分散状态而不凝聚，从而使涂膜较为均匀，使尽可能少的颗粒被包覆。
4.2 国内外有机包覆研究进展及应用
纳米二氧化钛在各领域中应用的关键是需要其具有良好的光稳定性和分散性。提高纳米二氧化钛的光稳定性是通过无机表面处理实现的。纳米二氧化钛经过无机处理后，表面呈亲水性，适合于极性体系中的使用。但如果加入非极性体系中时，则难以分散，不能体现二氧化钛的特殊功能，为改善纳米二氧化钛在有机体系中的相容性和分散性，改进添加纳米二氧化钛复合体系的性能，还必须对纳米二氧化钛进行有机表面处理。R.J.Nussbaumer等利用十二烷基苯磺酸钠对金红石型纳米二氧化钛进行表面修饰，所得产品在甲苯中几乎透明，但却可在很广的波段范围内吸收紫外线，提高了纳米二氧化钛的紫外线屏蔽功能。出光兴产公司开发的纳米二氧化钛，用二氧乙酸酯钛酸酯、月桂酸钠、乙烯基三乙氧基硅烷等表面改性剂对其改性，使纳米二氧化钛亲油度提高，用于树脂中也增强了紫外线的屏蔽能力。帝国公司则用TiOSO4水解得到二氧化钛，然后用硬脂酸钠、三乙醇胺处理，使其透明性与紫外线屏蔽效果也都得到了提高。
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摘要: 由于纳米粒子易团聚, 对其进行表面改性是很必要的。
本文综述了纳米粒子表面改性的主要方法, 介绍了国内外表面改性的一些实例, 并对纳米粒子表面改性的一些新发展和应用前景作了说明。
关键词: 纳米粉体; 团聚; 表面改性；表征Abstract：Accumulation is one of the most important problems to be resolved in the application of nanosize power.Surface modification can efficiently resolve this problem.In this aricle,the author discuss the cause of the accumulation,the way of surface medication and the manifestion of surface modification.Key words: nanosizes power, accumulation, surface modification,manifetation1、引言物质经微纳米化后, 尤其是处于纳米状态时, 其尺寸介于原子、分子与块状材料之间, 故有人称之为物质的第四状态。
由于纳米粒子具有大比表面积, 随着粒子半径的减小, 其表面能和表面张力都急剧增大，此外还具有小尺寸效应、量子尺寸效应和量子隧道效应, 因而纳米材料具有独特的力学、光、热、电、磁、吸附、气敏等性质, 在传统材料中加入纳米粉体将大大改善其性能或带来意想不到的性质。
目前, 纳米材料在信息、能源、环境和生物技术等高科技产业中的应用已取得了初步成果。
但是在应用过程中, 由于纳米粒子粒径小, 表面活性高, 使其易发生团聚而形成尺寸较大的团聚体[1], 严重地阻碍了纳米粉体的应用和相应的纳米材料的制备。
2、纳米粒子的团聚所谓纳米粉体的团聚是指原生的纳米粉体颗粒在制备、分离、处理及存放过程中相互连接、由多个颗粒形成较大的颗粒团簇的现象。
从热力学上, 纳米粒子的分散体系具有巨大的比表面积, 表面能很大, 系统会自动朝着表面积减小的方向变化, 导致纳米粒子发生团聚。
粉末的团聚分为软团聚和硬团聚。
软团聚主要是由于颗粒之间的范德华力和库仑力所致, 该团聚可通过施加机械能能消除粉末的硬团聚体内除了颗粒之间的范德华力和库仑力之外, 还存在化学键作用, 目前人们对粉末的硬团聚机理存在不同的看法, 其中最有代表性的是晶桥理论、毛细管吸附理论、氢键作用理论和化学键作用理论[2]。
图1 纳米粒子的团聚机理示意图Fig1 agglomeration mechanism schematic diagram of nano2particles为了解决纳米粉体的团聚问题以及改善粉体粒子表面活性，就需要对粉体粒子进行表面改性。
3、纳米粉体的表面改性要使纳米粒子分散, 就必须增强纳米粒子间的排斥作用能: ( 1)强化纳米粒子表面对分散介质的润湿性, 改变其界面结构, 提高溶剂化膜的强度和厚度, 增强溶剂化排斥作用; ( 2)增大纳米粒子表面双电层的电位绝对值, 增强纳米粒子间的静电排斥作用; ( 3)通过高分子分散剂在纳米粒子表面的吸附, 产生并强化立体保护作用。
表面改性是指通过采用表面添加剂的方法, 使粒子表面发生化学反应和物理作用, 从而改变粒子表面状态, 如表面原子层结构和官能团、表面疏水性、电性、化学吸附和反应特性等。
通过表面改性, 可提高粉体的分散性、耐久性、耐候性, 提高表面活性, 从而使粒子表面产生新的物理、化学、光学特性, 适用不同的应用要求, 拓宽其应用领域,并显著提高材料的附加值。
纳米粉体表面改性的方法很多,主要有包覆处理改性、沉淀反应改性、表面化学改性、机械化学改性、高能处理改性、胶囊化改性、微乳化改性等等。
3.1 包覆处理改性包覆处理改性是一种最早使用的传统改性方法。
包覆,也称涂覆和涂层。
是利用无机物或有机物,主要表面活性剂,水溶性或油溶性高分子化合物及脂肪酸皂等粉体表面进行包覆以达到改性的方法[3-4]。
如包括利用吸附、附着及简单化学反应或沉淀现象进行包膜。
包覆处理改性是对矿物粉体进行简单改性处理的一种常见方法。
3.2 沉淀反应改性利用化学反应并将其生成物沉淀在被改性粉体的表面, 使形成一层或多层“改性层”的方法, 以改变纳米粉体材料的表面特性, 使其达到所需的使用要求, 这是湿法改性的主要方法, 称为沉淀反应改性方法。
3.3表面化学改性表面化学改性指通过纳米粒子表面与处理剂之间进行化学反应或化学吸附, 改变纳米粒子表面的结构和状态, 达到表面改性的目的的方法[5]。
表面化学改性法在纳米粒子表面改性中占有极其重要的地位, 是目前最常用的表面改性方法, 主要有酯化反应法、表面活性剂法、偶联剂法、表面接枝反应法等。
A.酯化反应法金属氧化物与醇的反应称为酯化反应, 利用酯化反应对纳米粒子表面改性最重要的是使原来亲水疏油的表面变为亲油疏水的表面, 这种表面功能的改性在实际应用中十分重要。
朱磊等[6]用油酸修饰纳米ZnO, 油酸是一种具有一个末端羧基和十八碳且无支链的长链, 其羧基和纳米氧化锌表面的氧空位上的羟基发生酯化反应形成单分子膜, 属于共价键结合. 而未结合羟基的空位, 即相对应4s2 电子未成键的锌原子, 夺取油酸游离的质子, 进而再由氢键与油酸根结合。
因而纳米氧化锌充分与有机介质接触, 能更好地分散在有机溶剂里,并能阻挡纳米ZnO 的团聚。
酯化反应中采用伯醇最有效,仲醇次之,叔醇无效。
该法对表面为弱酸性和中性的纳米粒子最有效, 例如: S iO2、Fe2O3、T iO2、A l2O3、ZnO等。
此外,碳纳米粒子也可用酯化法进行表面改性。
B.偶联剂改性纳米粒子表面经偶联剂处理后可以与有机物产生很好的相容性。
偶联剂分子必须具备两种基团，一种与无机物表面能进行化学反应，另一种(有机官能团)与有机物具有反应性或相容性。
常见的偶联剂有硅烷偶联剂、钛酯酸偶联剂等。
偶联剂都可用一个通式来表示：R —A —XA 通常是硅原子、钛原子或铝原子等;X 是某些易水解的基团，比如卤素、烷氧基、丙烯酞基等，这些基团与粒子表面的某些基团发生作用，在粒子表面化学成键;X 为有机基团，可以是甲基、乙烯基等，与聚合物分子有很强的亲和力和反应能力。
蒋红梅等[7]用钛酯酸偶联剂对纳米M gO 进行表面改性，表面改性后的纳米氧化镁粒子表面呈疏水性，在有机溶剂中分散性变好，降低了其团聚程度。
刘卫平等用硅烷、钛酯酸偶联剂对氧化锌晶须进行表面改性，取得了良好的效果。
C.偶联剂改性表面接枝聚合是通过化学反应将高分子材料连接到无机粒子的表面。
一些无机粒子(如SiO2、TiO2、Al2O3、炭黑)表面所存在的大量的羟基或不饱和键, 可以直接用来接枝聚合物, 或者利用羟基进一步反应, 在引入各类官能团之后再进行接枝。
在纳米粒子表面接枝聚合物分子比用表面活性剂或者偶联剂具有更大的优势, 不但提高了纳米粒子的分散稳定性, 还可以增强纳米粒子与树脂基体的相容性。
通过选择合适的接枝单体和接枝条件, 聚合物接枝粒子将具有可调节的性能。
表面接枝改性法可分为3种，( 1)聚合与表面接枝同步进行法, 即颗粒表面的接枝反应；( 2)偶接枝法, 即与纳米粒子表面接枝反应；( 3)纳米粒子表面聚合生长接枝法。
沈新璋等[8]用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷处理纳米SiO2 表面, 在粒子表面引入可聚合的碳碳双键, 然后以甲基丙烯酸为单体, 在其表面进行原位聚合反应,得到了表面改性的纳米SiO2。
改性后的纳米SiO2几乎完全分散于有机相,其表面上水的接触角为105°,结果显示改性后的纳米SiO2 具有极强的亲油性。
3.4 表面物理改性表面物理改性一般是指不用表面改性剂而对微纳米粉体实施表面改性的方法, 包括电磁波、中子流、α粒子、β粒子等的辐射处理以及超声处理、等离子处理、热处理、电化学处理等高能处理改性。
通过电晕, 紫外光, 等离子体放射线、微波等高能粒子作用, 在纳米粒子表面产生活性点, 增加表面活性, 容易与其它物质发生化学反应或吸附, 对纳米粒子表面改性进而达到易分散的目的。
高能量法表面改性般作为激发手段用于聚烯烃在粉体表面的接枝改性,要用在纤维方面。
吴春蕾等[9]分别用苯乙烯和丙烯酸乙酯对纳米SiO2进行高能辐照接枝聚合改性, 然后与聚丙烯共混制备SiO2 / PP复合材料, 研究表明接枝改性的纳米SiO2对PP有较好的增强增韧效果, 拉伸断面观察显示, 复合材料韧性的提高主要由基体剪切屈服所致。
对断面上个别较大团聚体分析发现,经辐照接枝聚合改性的纳米粒子团聚体的结构变得更加紧凑、结实, 且随粒子表面聚合物的性质不同, 团聚体与基体树脂的界面粘结也随之不同, 导致其拉伸破坏形状有所差异, 但与基体树脂的界面粘结都得到较好的改善。
刘安华等人[10]利用紫外线辐照射法在炭黑表面接枝聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺等聚合物, 显著改善了炭黑在介质中的分散性。
4、超分散剂超分散剂是一类新型高效的聚合物型分散助剂，克服了传统分散剂在分子结构上的局限性，在水系及非水体系介质中具有良好的分散效果。
它能够快速而充分的润湿颗粒、提高分散体系的固含量、分散均匀、稳定性好，广泛应用于涂料、颜料、油墨、填充塑料、陶瓷、磁粉、生物材料、药品等的分散。
超分散剂是一类高效的聚合物型分散助剂,目前已在国外油漆与油墨行业中获得广泛应用。
超分散剂的分子结构分为两个部分: 一部分为锚固基团, 可紧紧吸附在颜料颗粒表面, 防止超分散剂脱附; 另一部分为溶剂化链, 它与分散介质具有良好的相溶性, 能在颜料表面形成足够厚度的保护层。
当吸附有超分散剂的颜料粒子相互靠近时, 由于保护层之间的相互作用而使颗粒弹开, 从而实现颜料粒子在油墨与油漆介质中的稳定分散, 见图2。
图2 超分散剂作用机理示意图超分散剂克服了传统分散剂在非水分散体系中的局限性。
与传统分散剂相比，有以下特点：（1）在颗粒表面形成多点锚固，提高了吸附牢度，不易解吸；（2）溶剂化链比传统分散剂亲油基团长，可起到有效的空间稳定左右；（3）形成极弱的胶囊，易于活动，能迅速移向颗粒表面，起到润湿保护作用；（4）不会在颗粒表面导入亲油膜，从而不致影响最终产品的应用性能。
4、纳米粉体表面改性效果的表征目前, 对纳米粉体表面改性效果的检测还没有普遍的方法,根据纳米粉体表面改性的目的不同, 通过应用效果对比做出直接的评价。
（1）接触角的测定[11]液体在固体表面润湿性的程度通常用接触角的大小来判断, 接触角越大说明固体对液体的润湿性越小。