纳米颗粒分散技术的研究与发展

纳米颗粒分散技术的研究与发展

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纳米颗粒分散技术的研究与发展

宋晓岚!王海波!吴雪兰!曲!鹏!邱冠周

!中南大学资源加工与生物工程学院无机材料系"长沙234456#

摘!要!分析了纳米颗粒团聚形成的原因!阐述了研究纳米颗粒分散的意义!着重介绍了物理分散和化学分散技

术研究进展!指出纳米颗粒分散技术的发展方向是设计高效分散机械!以提高有效分散体积和能量利用率"合

成性能优异的超分散剂及研究不同的混合分散剂!以提高分散后的粒子稳定性!最终提高分散效果"加强纳米

颗粒分散的基础理论研究及其与其他学科融合交叉!为纳米颗粒分散及分散剂的选择提供理论指导!并开发新

的适合纳米材料制备的新工艺#

关键词!纳米颗粒!团聚!分散技术!研究与发展

中图分类号!,7656!!!!!文献标识码!&!!!!!文章编号!34448836!944:#43442;48 !"#"$%&'$()*"+",-./"(0-1*2#."%#2-(3"&'(245"1-%6$(-.$%02&,"#

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%由于水解作用!表

面呈较强的碱性'羟基性或配位水分子!它们可通

过羟基和配位水分子缩合!生成硬团聚#显然!防

止纳米颗粒团聚!获得分散性好的纳米粒子!是目

前该领域亟待解决的问题之一(;)#

9!纳米颗粒分散技术的研究进展

颗粒分散是近年来发展起来的新兴边缘学科!

是指粉体颗粒在液相介质中分离散开并在整个液相

中均匀分布的过程!通常包括分为三个阶段*#液

体润湿固体粒子"$通过外界作用力使较大的聚集

体分散为较小的颗粒"%稳定分散粒子!保证粉体

颗粒在液相中保持长期均匀分散!防止已分散的粒

子重新聚集(5!X)#根据分散方法的不同!可分为物

理分散和化学分散#

!物理分散

物理分散方法主要有三种*机械搅拌分散'超

声波分散和高能处理法分散(34)#

机械搅拌分散是一种简单的物理分散!主要是

借助外界剪切力或撞击力等机械能!使纳米粒子在

介质中充分分散#事实上!这是一个非常复杂的分

散过程!是通过对分散体系施加机械力!而引起体

系内物质的物理'化学性质变化以及伴随的一系列

化学反应来达到分散目的!这种特殊的现象称之为

机械化学效应#机械搅拌分散的具体形式有研磨分

散'胶体磨分散'球磨分散'高速搅拌等#在机械

搅拌下!纳米颗粒的特殊表面结构容易产生化学反应!形成有机化合物支链或保护层使纳米颗粒更易分散#高效分散机的研制也是目前的一个热点!例如郑州大学研制的一种新型多级多层环形梳状齿高剪切均质分散机!该设备均质分散效率高'能耗

低'质量轻'体积小'占地面积少'结构简单!采

用模块化设计与制造!可用最少零部件组装成系列产品!提高了零部件的标准化率和通用性!使制造成本大幅度降低"黏度适应范围很广!可高达34 0>+I"该设备可广泛用于涂料'化工'化妆品及

饮料'食品和医药等行业中悬浮液的均质分散#

超声波分散是降低纳米颗粒团聚的有效方法!

其作用机理认为与空化作用有关#利用超声空化产生的局部高温'高压或强冲击波和微射流等!可较大幅度地弱化纳米颗粒间的纳米作用能!有效地防止纳米颗粒团聚而使之充分分散#超声波对化合物的合成'聚合物的降解'颗粒物质的分散具有重要作用#纳米! +F

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粒子$平均粒径34BA%加入到丙

烯腈苯乙烯共聚物的四氢呋喃溶液中!经超声分

散可得到包覆高分子材料的纳米晶体(33)"具有平均粒度为344BA的7>+1

2

水悬浮液!在超声分散

时!其最大分散作用的超声频率为X84!3844

V"P!粒度增加!其频率相应降低(39)#+>VV>

等(36)研究了94V"P超声频率下\ 1

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