无机-有机复合粒子制备方法综述

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1、无机-有机复合粒子制备方法综述2006年第4卷第2期化学推进剂与高分子材料ChemicalPropellants&PolymericMaterials无机一有机复合粒子制备方法综述张凯,范敬辉,马艳,谭云(中国工程物理研究院结构力学研究所,四川绵阳621900)摘要:无机-有机复合粒子作为一种新型复合材料,结合了无机物和有机物的特点,已广泛应用于生物,医学,化工,电子,军事等领域.主要介绍无机.有机复合粒子制备方法——机械研磨法,异相凝集法,相分离法和单体聚合法.关键词:无机.有机复合粒子;机械研磨法;异相凝集法;相分离法;单体聚合法中图分类号:TQ31633

2、文献标识码:A文章编号:1672-2191(2006)02-002705复合粒子是指将2种或2种以上粒子经表面包覆或复合处理后形成的粒子,它除具有单一粒子所具有的各种效应外,还具有复合协同多种功能,改变了单一粒子表面性质,增大了2种或多种组分的接触面积.可防止粒子结块和团聚,进而提高了粒子的分散性,流散性,催化效果,电学,磁学和光学性能.同时它可解决纳米材料在使用过程中所遇到的一些难题,降低成本,提高使用效果.超细复合粒子可分为多种,按粒子组成可分为有机一有机,无机一有机,无机一无机3种,按粒径可分为微米一亚微米,亚微米.纳米,纳米一纳米等.粒子复合后不但可制备多功能

3、的复合粒子,而且还广泛用于粒子表面改性.因此,复合粒子广泛用于陶瓷,化妆品,药物,保健品及军事领域[】】.将有机高分子与无机粒子复合制得无机一有机复合粒子,并不是无机相与有机相的简单加合,而是由无机相和有机相在纳米至亚微米范围内结合形成,两相界面问存在较强或较弱化学键(范德华力,氢键).其中有机相可以是塑料,尼龙,有机玻璃,橡胶等;无机相可以是金属,氧化物,陶瓷,半导体等.复合后将会获得集无机一有机粒子的诸多特性于一身的具有许多特异性质的新型功能材料,这些新材料将在诸如光学,电子学,机械,生物学等领域有许多新的应用.目前已引起美,英,德,日等发达国家重视,都把它的发展

4、摆在了重要位置并制定了相应的发展计划[1吲.许多单体和聚合物材料,通过多种方法都可制备无机一有机复合粒子.因此,在实际工作中可选择适当的材料和生产工艺,获得许多具有一定组成和形态特征的无机一有机复合粒子.在工业和实验室中,无机一有机复合粒子的制备方法主要有3种.①物理方法:喷雾干燥法,真空蒸发沉积法,机械包埋法,机械研磨法,多孑乙离心法等;②物理化学方法:相分离法,异相凝集法,凝胶法,粉末床法等;③化学方法:主要是无机粒子为种子的单体聚合法,包括界面聚合法,原位聚合法,气相表面聚合法等.在上述3大类制备方法中,物理方法需要较复杂的设备,投资较大;而化学方法和物理化学方

5、法一般通过反应釜即可进行,因此应用较多【1】.1机械研磨法利用研磨过程中介质与粒子,粒子与粒子之间的挤压,剪切,冲击等作用达到复合目的.其复合机理一般认为是母粒子在多种作用力下的循环变形过程.物料在强烈机械作用下被迅速分散,不仅受到强大的冲击力作用,同时也受到粒子问的相互挤压,磨擦,剪切,撞击等多种力的作用,在短时间内(1～10min)均匀地完成固定,成膜或球形化处理.固定化处理是利用主机运转对粒子产生强大冲击力,可将所需的带有某种特性的无机粒子嵌入有机物等母粒子的表面并固定;成膜化处理则是在冲击力的作用下,机械能转化为热能,产生机械化学现象,冲击力产生的局部温度升高

6、,使子粒子软化成膜包覆在母粒子的表面;球形化处理是利用金属或树脂本身的塑性变形,在冲击力作用下,使不规则粒子被冲撞打磨成球形粒子,从而提高粒子群的流散性,调整松密度及比表面积.机械研磨法可用于有机.无机,有机一有机,无机一无机复合粒子的制备.若母粒子比子粒子易变形,则易形成嵌入型;若子粒子的软化温度比收稿日期:2005.11.29作者简介:张凯(1973一),男,重庆市人,博士.工程师,从事功能高分子材料制备及应用研究.电子信箱:zhangkaiw@eyou.tom.化学推进剂与高分子材料ChemicalPropellants&PolymericMateria

7、ls2006年第4卷第2期母粒子的低,升高温度则可形成包覆层.影响复合的因素很多,有粒子本身性质,软化温度,气氛等,但如何影响现在尚无完整的理论指导,需要根据实际情况确定.机械研磨法具有处理时问短(从几秒到几分钟),反应过程易控制,可连续批量生产等优点,但也具有易造成无机粒子的晶型破坏,包覆不均匀等缺点【1】.机械研磨法的研究近年来都是集中在应用已有设备上,Kikuchi等发明了一种能连续操作的高速气流冲击设备【3】.H.Liang等人利用机械研磨法制备了塑料包覆二氧化钛(TiO:)的超细复合粒子[4】,Richardson等人采用干法研磨机制备出了