粉体表面改性复习要点(精简版)

第2章 纳米粉体的分散

1.粉体分散的三个阶段（名词解释）

润湿

是将粉体缓慢加入混合体系形成的漩涡，使吸附在粉体表面的空气或其它杂质被液体取代的过程。

•解团聚

是指通过机械或超声等方法，使较大粒径的聚集体分散为较小颗粒。 •稳定化

是指保证粉体颗粒在液体中保持长期的均匀分散

2.常用的分散剂种类

（1）表面活性剂

空间位阻效应

（2）小分子量无机电解质或无机聚合物

吸附－－提高颗粒表面电势

（3）聚合物类(应用最多)

空间位阻效应、静电效应

（4）偶联剂类

3.聚电解质（名词解释）

是指在高分子链上带有羧基或磺酸基等可离解基团的水溶性高分子

4.对不同pH 值下PAA 在ZrO 2表面的吸附构型进行分析。

图.不同pH 值下PAA 在ZrO 2

表

面的吸附构型

a.当pH<4时，PAA 几乎不解离，以线团方式存在于固液界面上，吸附层很薄，几乎无位阻作用

δ

δδ

b.随pH值增加，链节间静电斥力使其伸展开

c.ZrO2表面电荷减小直至由正变负，PAA的负电荷量增加，其间斥力增加，

使得PAA链更加伸展，可在较远范围提供静电位阻作用

5.用聚电解质分散剂分散纳米粉体时，影响浆料稳定性的各种因素有哪些？

1、聚电解质的分子量

当聚电解质分子量过小，在粉体表面的吸附较弱，吸附层也较薄，影响位阻作用的发挥。

分子量过大，易发生桥连或空位絮凝，使团聚加重，粘度增加。

2、分散剂用量

适宜的分散剂用量才可以使分散体系稳定。

用量过低，粉体表面产生不同带电区域，相邻颗粒因静电引力发生吸引，导致絮凝。

用量过高，离子强度过高，压缩双电层，减小静电斥力；同时，还易发生桥连或空缺絮凝，稳定性下降。

3、温度

研究表明，为了获得较好的分散效果（以最低粘度为衡量标准），随温度的升高，所需分散剂的用量随之增加

6.结合下图，分析煅烧为什么能够改善纳米Si3N4粉体的分散性？

煅烧改善纳米Si3N4粉体的可分散性

•此前提到，球磨可有效降低粉体的粒度。但球磨过程可能造成分散介质与粉体发生化学反应。

•以乙醇为介质球磨Si3N4粉体时，表面的Si-OH可能与乙醇反应生成酯。

•酯基的生成对粉体的分散性影响很大：

a、酯基是疏水基团

b、屏蔽负电荷，影响分散剂的吸附

•采取煅烧去除酯基，可改善其分散性

第3章纳米粉体表面改性（功能化）

1.表面改性有哪些重要应用？

改善纳米粉体的润湿和附着特性。

改善纳米粉体在基体中的分散行为，提高其催化性能。

改善粉体与基体的界面结合能等。

2.纳米粉体的表面改性方法？

气相沉积法

机械球磨法

高能量法

化学反应法

3.异质絮凝（名词解释）

是指带正电荷和负电荷颗粒，因静电吸引形成中性聚集体，并迅速聚沉的现象。

4.通过下图，分析如何利用异质絮凝法对四方相氧化锆（TZP）的表面包覆Al2O3？包覆了Al2O3的TZP可较好分散到羟基磷灰石HAp中而形成一种复合材料，因为包覆层可抑制HAp和TZP间形成磷酸三钙，且显著提高材料的力学性能。

5.聚合物包裹纳米粉体可在其表面引入有机分子，以改善纳米粉体的哪些主要性质？

抗腐蚀的屏蔽作用

改善在有机介质中的润湿性和稳定性

复合材料中的界面调控作用

锚定活性分子或生物分子使其具有生物功能性

6.聚合物包覆纳米颗粒的方法主要有哪几种？

a、吸附或反应使有机分子包裹在粉体表面；

b、通过有机单体在纳米粉体表面的聚合形成包覆层。

第4章纳米复合材料

1.纳米复合材料的概念（名词解释）

纳米材料与其它材料复合而成的材料。

2.制备聚合物纳米复合材料的粉体填料有哪些种类？

金属或合金纳米粒子

碳化物或氮化物纳米粒子

氧化物和复合金属氧化物纳米粒子

无机盐纳米粒子

有机纳米粒子

3.高分子纳米复合材料的制备方法有哪些？

纳米粒子填充法

纳米粒子原位生成法

溶胶－凝胶法

插层复合法

4.在高分子材料(复合材料）工业生产中，应用粉体需要解决哪些技术难题？并

举例说明如何解决该粉体使用问题。

5.插层方法种类（名词解释）

酸盐(如蒙脱土)之间，进而破坏片层硅酸盐紧密有序的堆积结构，使其剥离成厚度为1nm 左右，长、宽为30-100nm的层状基本单元，并均匀分散于聚合物基体中，最终实现聚合物高分子与层状硅酸盐片层在纳米尺度上复合的生产加工工艺。

种类：插层聚合法是先将聚合物单体分散、插层进入层状硅酸盐片层中，然后原位聚合，利用聚合时放出大量的热克服硅酸盐片层间的作用力，并使其剥离，从而使硅酸盐片层与塑料基体以纳米尺度复合。

聚合物插层法是将聚合物熔体或溶液与层状硅酸盐混合，利用化学和热力学作用使层状硅酸盐剥离成纳米尺度的片层并均匀地分散于聚合物基体中。该法的优点是易于实现无机纳米材料以纳米尺寸均匀地分散到塑料基体树脂中。

6.结合纳米黏土网络结构对ABS 纳米复合材料阻燃性能的机理示意图，讨论插层纳米复合材料的结构、特点和机理分析？

结构

插层型剥离型

特点：. 粘土的含量一般小于5％，复合材料的力学性能已有很大的提高，而传统

的增强填料如白碳黑、碳黑、轻质碳酸钙等填充量高达20～60％。