纳米氧化镁的表面改性研究

纳米氧化镁的表面改性研究

王桂萍;徐哲

【摘要】The surface of nano magnesium oxide was modified with stearic acid,sodium stearate,sodium dodecyl sulfate,sodium dodecyl benzene sulfonate as modifier,and the modification effects of parameters such as different modifier types,temperature were evaluated by activation index and dispersivity,and the nano magnesium oxide samples were characterised by FTIR before and after modification.The results showed that modification effects of stearic acid and sodium stearate are significant,stearic acid has the best and sodium dodecyl benzene sulfonate has the worst modification effect of all these four.The modified nano magnesium oxide surface changed to hydrophobic from hydrophilic.The optimal operation condition is as follow:at 75℃,re action time

50min,dosage of modifier stearic acid 5.2%.The activation index of modified nano magnesium oxide is 95.8%,dispersivity is 89.1%.There are chemical bonds formed between stearic acid and magnesium oxide.%采用硬脂酸、硬脂酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠4种物质做为表面改性剂对纳米氧化镁进行表面改性,考察了改性剂种类、温度等参数对纳米氧化镁改性效果的影响.应用活化指数、分散性评价改性效果,应用FTIR对改性前后纳米氧化镁进行了表征.结果表明:硬脂酸、硬脂酸钠对纳米氧化镁改性效果显著,硬脂酸改性效果最好,十二烷基苯磺酸钠改性效果最差.改性后的纳米氧化镁表面由亲水性变为疏水性.改性的最优工艺条件为:温度75℃,改性时间50min,硬酯酸用量5.2%,此条

件下制得的改性纳米氧化镁的活化指数95.8%,分散性为89.1%.硬脂酸与纳米氧化镁的表面形成了化学键.

【期刊名称】《沈阳理工大学学报》

【年(卷),期】2017(036)004

【总页数】5页(P49-53)

【关键词】纳米氧化镁;表面改性;硬脂酸;活化指数

【作者】王桂萍;徐哲

【作者单位】沈阳理工大学装备工程学院,沈阳110159;沈阳理工大学装备工程学院,沈阳110159

【正文语种】中文

【中图分类】O614.22;TB321

纳米氧化镁由于其颗粒细微化而具有不同于本体材料的热、光、电、力学和化学等特殊功能，是重要的新材料，在催化、陶瓷、无机抗菌剂、阻燃材料等方面具有重要应用价值，前景非常广阔[1-8]。但是由于纳米MgO粒子表面能高、凝聚力强，易团聚，且表面具有亲水疏油性，与表面能比较低的基体的亲和性差，在非极性的聚合物中难于均匀分散，二者在相互混合时不能相溶，导致界面出现空隙，存在相分离现象，降低其使用性能。因此，研究纳米MgO表面改性方法，提高其在有机聚合物中的相容性和均匀分散性是十分有意义的。目前见报道的对纳米氧化镁的改性方法有制备时用有机大分子做分散剂以增强产物的分散性[9-10]，也有使用偶联剂对纳米氧化镁表面进行改性的报道[11-13]。

长链有机酸或阴离子表面活性剂一端的长链烃基与有机高分子链有一定的相容性，

另一端的羧基等极性基团可与无机粒子表面发生化学作用或物理吸附，从而有效地覆盖无机粒子表面，达到对纳米无机粒子的表面改性。杨雪等[14]用Span60对电气石进行表面改性；韩跃新等[15]利用硬脂酸钠对碱式硫酸镁晶须的表面改性;吉

丽等[16]利用硬脂酸和油酸对硬硼钙石进行表面改性。以上研究证明，利用这些有机物对无机粒子的表面改性是有效的。纳米氧化镁的等电点高达12.0，它的正电

性很强，故在广泛的pH值范围内均可吸附阴离子。本文选用硬脂酸、硬脂酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠4种物质为表面改性剂对纳米氧化镁表面改性，并研究改性效果，探索最佳改性工艺。

1.1 实验原料与仪器

纳米氧化镁，实验室自制；硬脂酸(CR,天津市致远化学试剂有限公司)；硬脂酸钠(AR,天津市致远化学试剂有限公司)；十二烷基磺酸钠(CR，天津市凯信化学工业有限公司)；十二烷基苯磺酸钠(AR，天津市河东区红岩试剂厂)；无水乙醇(99.7%，天津市光复科技发展有限公司)；二甲苯(CR，天津市博迪化工有限公司)。

DHG-9030A烘箱(无锡博奥试验设备有限公司)；SHB-Ⅲ真空泵(郑州长城科工贸

有限公司)；79-HW1恒温磁力搅拌器(江苏省金坛市荣华仪器有限司)；红外光谱

仪ANALECT DS-20(北京普析通用仪器有限公司)。

1.2 实验方法

1.2.1 表面改性方法

对纳米无机粒子的表面化学改性是利用有机物分子中的官能团与无机粉体表面作用，改性剂分子通过化学键的作用力或物理吸附紧密包覆在粉体表面，使粉体表面有机化而达到表面改性的目的。

在一定温度条件下，选择硬脂酸、硬脂酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠4种物质分别对纳米MgO进行改性。将一定量的纳米氧化镁分散在蒸馏水中，不断搅拌并加热到一定温度，按照改性剂占4.8%的比例将一定量的改性剂加入无水