第章-纳米颗粒的表面修饰与改性

纳米颗粒的表面修饰与改性表面工程:用物理、化学方法对粒子表面进行处理,有目的地改变粒子表面的物理化学性质,如表面原子层结构和官能团,表面疏水亲水性,电性和反应特性等,实现人们对纳米微粒表面的控制.表面修饰与改性目的：改善或改变纳米粒子的分散性提高微粒表面活性使微粒表面产生新的物理、化学、机械性能改善纳米粒子与其它物质之间的相容性物理修饰及改性方法①吸附法例：十二烷基苯磺酸钠－纳米Cr2O3、Mn2O3在乙醇中的分散无机纳米粒子在非极性油性溶液中的分散无机纳米粒子在水溶液中的分散极性官能团非极性亲油基非极性亲油基极性亲水基

可用于吸附的化合物：表面活性剂、聚电解质、嵌段共聚物在不同介质中，表面活性剂在纳米颗粒表面吸附示意图物理修饰及改性方法

②表面沉积法:将一种物质沉积到纳米微粒表面，形成与颗粒表面无化学结合的异质包覆层例：纳米TiO2表面包覆Al2O3纳米粒子分散在水中60℃浓硫酸调节pH值

1.5~2.0铝酸钠水溶液纳米TiO2-Al2O3物理修饰及改性方法sol-gel:纳米SiO2对纳米结构的表面包覆a:纳米颗粒b:晶体c:双连续网状结构作用:金属颗粒:稳定,防止团聚磁性颗粒:提高磁流体稳定性BaTiO3:防止溶解CdS:光解保护作用HAp:提高生物相容性表面sol-gel沉积法:化学修饰及改性方法①偶联剂法

硅烷偶联剂：Y-R1-Si(OR)3，对表面具有羟基的无机纳米粒子(如纳米SiO2)最有效，但与CaCO3、碳黑等碱性粒子结合差。

代表性硅烷偶联剂国内(外)牌号KH570(A174)KH560(A187)KH550(A1100)化学修饰及改性方法钛酸酯偶联剂(RO)M－Ti－(OX-R’-Y)N偶联无机相亲有机相

单烷氧基型异丙基三（异硬脂酰基）钛酸酯异丙氧基三（磷酸二辛酯）钛i-C3H7OTi[OP(OC8H17)2]3O＋HOTi－O－CH－CH3CH3Ti－O－X－C、N、P、S等元素R’－长链烷烃Y－羟基、氨基、环氧基、双键等化学修饰及改性方法铁黄[-FeO(OH)]+高沸点醇200℃脱水275℃脱水-Fe2O3Fe3O4亲油疏水氧化铁

酯化反应表面修饰法对于表面为弱酸性和中性的纳米微粒最有效，如SiO2

、Fe2O3、TiO2、Al2O3、ZnO等－Si-OH+H-O-R-Si-O-R+H2O

酯化反应采用的醇最有效的是伯醇、其次是仲醇，叔醇无效②酯化反应法:金属氧化物与醇的反应成为酯化反应化学修饰及改性方法③表面接枝改性法:通过化学反应将高分子链接到无机纳米粒子表面上的方法称为表面接枝法聚合与表面接枝同步进行法例如碳黑，表面捕捉自由基能力较强(边聚合边接枝)颗粒表面聚合生长接枝法(无机纳米粒子能吸附引发剂)

单体在引发剂作用下直接从无机纳米粒子表面开始聚合，诱发生长偶联接枝法:纳米粒子表面官能团与高分子的直接反应颗粒－OH＋OCN－P颗粒－OCONH－P

优点：①制备新功能纳米微粒；②提高它们在有机溶剂和高分子中的分散性。化学修饰及改性方法④聚合物包覆改性:多相聚合法实现聚合物对无机纳米粒子的包覆化学缓修饰收及改精性方冈法TM趣A-豪PO宵SS引:a殿ni蹄on陶ic俱o缝ct午a(帆te漂tr耍am婚et堡hy雷la茧mm姿on匙iu冠m)奏-po逮ly弯he诞dr岂al汉o帅li稿go叫me抢ri掩c月si揪ls唤es奔qu云io伍xa疼ne水溶宣性PO汤SS改性,得到篇水分制散型折纳米青金属塘粒子表面耻改性芽剂的神种类（1）偶贷联剂（2）表肝面活里性剂（3）有衬机聚框合物聚丙狠烯蜡提、聚却乙烯转蜡阴离工子：衬十二起烷基糟苯磺活酸钠阳离抹子：颤胺盐雄类非离独子：贤脂肪涂醇聚典氧乙键烯醚两性辉：氧嘱化胺R－NCH3CH3O种类叙：硅始烷偶葱联剂冈、钛惜酸酯府偶联征剂、来锆铝杂酸盐知及络乎合物作用怖：无坝机填胁料与秘有机守高聚裁物分侨子之央间的“分子骂桥”，抑甩制填料柳体系“相”分离恭，增伶大填斑充量表面腿改性请剂的榴种类（4）不芝饱和涨有机踩酸如油蹦酸，阅用于动处理犹含碱铸金属用粒子辜的无载机矿哨物填浩料（5）有条机硅硅油派、硅拴表面档活性领剂，欧用于败高岭蜻土、牵碳酸爱钙滑框石粉绸、处水合渣氧化腥铝等霸表面迈的改怒性（6）高毙级脂签肪酸诸及其筹盐用于妙氧化桨铁红尤、铁妥黑、祝铁黄始等粉廊体表蒙面的篇改性如硬朵脂酸播、硬兰脂酸航锌表面牵改性间剂的进种类（8）超挪分散情剂(B给YK公司)一部应分为护锚固葵基团璃，可孝通过倍离子似对、巾氢键齿、范赵德华架力等勉作用抽以单吉点或竭多点鼻的形威式紧数密地怨结合最在颗须粒表蜂面上假，另忍一部眯分为虏具有折一定字长度快的聚继合物觉链。鞭适用镰于提竖高颜全料、逮填料肉在非餐水介苹质中舞的分腊散度特点娘：在颗证粒表爆面可莫形成吵多点怠锚固耳，提润高了答吸附族牢固罗度而梢不易幼解吸溶剂直化链难比传刃统分贤散剂救亲油蓝基团乒长，患可起断到有友效的意空间辩稳定作用形成陡极弱延的胶厅束，圾易于世活动仗，能雕迅速豆移向皇颗粒社表面钉，起至到润湿保独护作助用不会仔在颗耻粒表字面导干入亲绒油膜蓝，从抖而不切致影皂响产投品的宿应用仁性能表面知改性驶剂的拐种类(常见练超分乞散剂)①含有对取代捆氨基招的聚世酯分冶散剂:可用愤于颗暖粒在朝有机负溶剂追及磁禁粉在严基质度中的改分散掉。G－R－NH－COG－R－NH－CON－R－NH－CO－QG-畅N型CO男,渣-N寨H2R-屯C2~C10烷基Q-聚酯腰链②用于红分散俱颜料盘的接古枝共坛聚物燃分散袜剂主链敞：顺微丁烯泪二酸嚼酐－务乙烯酿基单悦体共石聚物侧链纹：醋退酸乙线烯酯花或丙跑烯酸趟酯类挥聚合亏物③聚（堤羟基现酸）估酯类烧分散逼剂:用于僵颜料块分散HO联-(价-X－CO增O-侄)n-MX-二价莲烷基M-不H或金币属④分子冶结构域为YC慰OZ畜R的分全散剂R-－NT2T3T4T2T3－N+Y-聚酯醚；Z-－O－A或－N－AT1(H或烷基)A-烷基高或烷裹羟基表面钟改性雷剂的愉种类(常见塔超分葱散剂)⑤低聚复皂类豪分散英剂⑥水溶劫性高庙分子玩分散胞剂-(-CH－CH2－C－CH-)n-COOC2H5ONaCOOC2H5ONaOC2H5-(-CH－CH－CH2－CH－CH－CH-)n-H3COOCCOORCOONaCOONa纳米治颗粒误表面装改性异的应墓用前菠景作为搬填料控应用①在润辆滑油长中的节应用-降低架摩擦墓系数纳米胡固体史的制共备纳米仔粒子(A仿l2O3、Zr后O2)制备诞纳米柜陶瓷金属溉纳米蔑粒子