云母本身帶有一定的表面親水特性,其界面與塑料、橡膠等高分子材料的界面性質(zhì)不同,相容性差,難以在基質(zhì)中分散均勻,直接大量添加容易劣化材料的性能,不利于發(fā)揮云母的優(yōu)勢(shì)特性,因此,需要對(duì)云母進(jìn)行改性,以期能更好的發(fā)揮云母的特性,同時(shí)保持材料的其他性能。本文將介紹將云母改性的幾種方法。
偶聯(lián)劑表面改性
硅烷偶聯(lián)劑是最具有代表性的偶聯(lián)劑,與云母粒子表面的羥基化學(xué)結(jié)合程度大,對(duì)云母有良好的改性作用,可使其與有機(jī)物產(chǎn)生很好的相容性。云母礦物表面上的羥基,可通過(guò)有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑在云母表面引入雙鍵,在云母粉體懸浮液中鍵入引發(fā)劑與單體,發(fā)生聚合反應(yīng),經(jīng)過(guò)聚合反應(yīng)云母粉體表面原有的乙烯基實(shí)現(xiàn)與單體的聚合,云母粉體表面產(chǎn)生聚合物鏈。
偶聯(lián)劑的使用方法:首先將硅烷偶聯(lián)劑水解,水解后用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)稀釋成一定濃度,然后將已經(jīng)預(yù)熱好的云母按一定配比加入溶液中,混合后用超聲波振蕩。硅烷偶聯(lián)劑的水解和使用必須在1h內(nèi)完成。
表面活性劑改性
表面活性劑是具有強(qiáng)吸附能力的兩性物質(zhì),易粘附在云母表面上從而改變其親水性。表面活性劑的一端為親水基團(tuán),另一端為疏水集團(tuán),疏水基團(tuán)的結(jié)構(gòu)與聚合物相似,彼此的相容性較好。常用的表面活性劑種類有兩性類型的、陰離子類型的、陽(yáng)離子類型的等。
低聚物表面改性
云母的粒徑一般為幾微米至幾十微米之間,表面的粗糙程度大、吸附能力強(qiáng),易被一些分子鏈較長(zhǎng)、支鏈較多的低聚物包覆,也可以發(fā)生類似核殼結(jié)構(gòu)的接枝改性。而有機(jī)低聚物由于分子量適中,易與無(wú)機(jī)物發(fā)生粘結(jié)、纏繞等物理作用,因此能更好的在其表面上發(fā)生纏繞、浸潤(rùn)、包覆,并且低聚物的基本單元結(jié)構(gòu)與高聚物相近,具有很好的相溶性,從而使得改性云母與高聚物有較強(qiáng)的界面結(jié)合度。在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)條件中,通常低聚物需要溶解于一定的溶劑中,進(jìn)而再與云母混合改性。
共沉淀法表面改性
共沉淀法改性云母通常是先制備所需的離子溶液,然后加入相應(yīng)的沉淀劑生成前驅(qū)沉淀物,在經(jīng)過(guò)干燥、煅燒后形成極細(xì)小的沉淀物,從而在云母表面上包覆一層無(wú)機(jī)顆粒。共沉淀法具有操作簡(jiǎn)便、流程簡(jiǎn)單、對(duì)設(shè)備要求低、效率高而被廣泛應(yīng)用。
機(jī)械力化學(xué)表面改性
機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)一般作用在原子或分子水平上,能顯著降低體系的反應(yīng)溫度和活化能,而且可以改變物質(zhì)的表面自由能、分散度、密度等性質(zhì)。機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)是在高速研磨、沖擊的狀態(tài)下進(jìn)行,使改性介質(zhì)之間發(fā)生壓縮、碾磨,進(jìn)而使兩種物質(zhì)充分接觸,以提高反應(yīng)效率、物質(zhì)的分散性、包覆率、界面結(jié)合強(qiáng)度、表面吸附能力等。常用的機(jī)械力改性法有球磨機(jī)、超音速氣流粉碎機(jī)、濕磨機(jī)等。
插層改性
插層改性云母通常使用強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化物、高溫等方法使云母膨化,破壞層間的氫鍵,擴(kuò)大層間距離,使層間的表面能降低,然后再插入有機(jī)物,改變層間親水性,最后再進(jìn)行原位聚合,從而得到插層改性云母。通常用來(lái)膨化云母的試劑有濃硫酸、濃鹽酸、高錳酸鹽、硝酸鹽、雙氧水等。