淺談表面改性摘要：本文主要總結了各種材料的改性及改性劑對其的影響，其中還涉及到各種改性方法及對材料改性的展望。關鍵字：表面改性納米金屬1引言表面改性是指在保持材料或制品原性能的前提下，賦予其表面新的性能，如親水性、生物相容性、抗靜電性能、染色性能等。表面改性的方法有很多報道，大體上可以歸結為:表面化學反應法、表面接枝法、表面復合化法等。表面改性技術(surfacemodifiedtechnique)則是采用化學的、物理的方法改變材料或工件表面的化學成分或組織結構以提高機器零件或材料性能的一類熱處理技術。它包括化學熱處理(滲氮、滲碳、滲金屬等);表面涂層(低壓等離子噴涂、低壓電弧噴涂、激光重熔復合等門薄膜鍍層(物理氣相沉積、化學氣相沉積等)和非金屬涂層技術等。這些用以強化零件或材料表面的技術，賦予零件耐高溫、防腐蝕、耐磨損、抗疲勞、防輻射、導電、導磁等各種新的特性。使原來在高速、高溫、高壓、重載、腐蝕介質環(huán)境下工作的零件，提高了可靠性、延長了使用壽命，具有很大的經濟意義和推廣價值。2表面改性對不同材料性能的影響2.1對SF/PP復合材料性能的影響劍麻纖維（SF）因具有較高的比強度和比模量而成為樹脂基體較好的天然纖維增強材料，適用于制備成本低、比模量高和耐沖擊的纖維/樹脂復合材料。國內常用馬來酸酐接枝聚丙烯或有機硅烷為界面相容劑，來提高SF/PP復合材料的力學性能，表面改性可以提高纖維與PP基體的黏合性。使SF/PP復合材料的力學性能和流動性能提高，吸水率下降【1】。2.2對羥基磷灰石蛋白吸附的影響羥基磷灰石因為與人體骨組織中的無機組分相近而被廣泛應用于有機/無機復合物中。但是,HAP表面具有親水性,大多數(shù)應用于骨修復的有機材料具有疏水性,兩者的極性差異導致了界面相容性下降,進而降低復合物的力學性能?？朔@一困難最常用的方法就是對HAP表面改性,它一方面可以增強復合物的力學性能,另一方面可以使HAP在基體間均勻分散,有利于復合物的蛋白質和細胞吸附。采用ATRP法在HAP表面接枝上PMMA,隨著接枝含量的增加,改性HAP顆粒在水溶液中的分散性增加,并以BSA和LSZ兩種蛋白測定了HAP以及改性粒子對蛋白質的吸附和釋放。在吸附過程中,改性g-HAP比納米HAP的單位質量蛋白質吸附量大,表明HAP表面接枝疏水性聚合物可以增加蛋白質吸附性能;在釋放過程中,改性后BSA的釋放速率也比HAP快【2】。2.3對片狀鋅粉分散穩(wěn)定性的影響采用物理化學法，將實驗室自制鋅粉分別添加鈦酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑和十二烷基苯磺酸鈉進行表面改性，利用沉降法測試高度研究改性前后鋅粉的分散穩(wěn)定性。結果表明，不同種類、不同濃度的表面改性劑對鋅粉的分散穩(wěn)定性有較大的影響；其中，經1．0％鈦酸酯偶聯(lián)劑改性后鋅粉的分散穩(wěn)定性有了明顯的改善，與進口粉的分散穩(wěn)定性接近【3】。2.4納米CeO2的表面改性由于納米CeO2顆粒比表面積大、表面活性高，在使用過程中極易發(fā)生次生團聚，分散穩(wěn)定性變差，影響其所具備的特性功能，因此如何改善顆粒在水相介質中的分散和穩(wěn)定是關鍵。納米CeO2表面改性的效果用顆粒在水介質中的粒度分布及zeta電位進行評價，平均粒徑越小、粒度分布越窄，穩(wěn)定性越高，表明改性效果越好。工藝條件：1)改性劑質量濃度60g/L、改性溫度25℃、改性時間4h、攪拌速率150r/min，pH9～11的工藝條件下，制備得顆粒粒度均勻、在水介質中基本達到單分散的納米CeO2分散液【4】。2.5納米磁種材料表面改性超導磁分離水處理技術基本的原理是，先在水中加入磁種材料，利用磁種表面上的活性基團吸附水中污染物，然后通過超導磁體產生的強磁場實現(xiàn)其分離。顯然，實現(xiàn)超導磁分離水處理的核心是磁種材料。針對不同水源，水中污染物的成分譜，需要研制出適合的磁種，以保證能夠吸附各種污染物。對幾種醫(yī)藥化工及電鍍廢水處理實驗表明，平均去除率可達90%以上【5】。2.6透明光學材料的表面改性技術如今透明光學材料正朝著在增透、防霧、高硬度的方向發(fā)展，同時該技術也是國內外相關領域研究的熱門課題。目前最為經濟合理的防霧方法就是在玻璃上涂沫一層親水物質，經烘干后得到牢固、穩(wěn)定的防霧膜。經研究表明，以Si-O-Si網(wǎng)狀結構作為前體物的水溶膠中加入具有乙烯基雙鍵的丙烯酸類親水材料，既能保證膜層具有良好的親水性和透光率，又能保證膜層與基片連接牢固。在保證膜層增透、高硬度的同時，還保證了光學鏡片的防霧功能【6】。70~(2下攪拌0．5h，可使改性電氣石的活化指數(shù)達到97％；所得鋁酸酯改性電氣石表面具有較強的水特性，而沒有影響其晶體結構【10】。2.11硅烷偶聯(lián)劑對龍巖高嶺土表面改性在我國高嶺土原料豐富且在加工過程中具有工藝簡單、成本低廉等特點，是聚合物常用的無機礦物填料之一，但由于本身表面親水具有很強的極性，填充聚合物時難以分散均勻、易發(fā)生自身團聚而產生相分離，一定程度上降低了聚合物的力學機械性能，必須對其進行表面改性，改性的最佳實驗條件為：偶聯(lián)劑用量為2％左右，改性pH在8—1O，改性溫度為60℃，反應時間40min。高嶺土經過活化處理后，在液體石蠟中的分散性和穩(wěn)定性均得到明顯提高；偶聯(lián)劑與高嶺土之間以化學鍵合作用為主【18】。3材料表面改性的研究進展3.1超細無機粉體材料超細無機粉體在塑料、橡膠、油漆、涂料、油墨等領域作為填料廣泛使用?？刹捎酶鞣N方法對超細無機粉體進行表面有機化改性,以降低其表面極性和比表面能,從而減少粒子間的團聚現(xiàn)象,提高粉體與有機高聚物之間的親和性,改善粉體在有機高聚物本體內的分散性。表面改性方法很多,無論采用哪種方法,在考慮處理效果的同時也要考慮處理費用、填充量以及材料某些特殊功能所帶來的綜合經濟效益。超細無機粉體的表面改性是與應用密切關聯(lián)的技術,國內超細無機粉體表面改性技術發(fā)展的推動力來自應用或市場【11】。3.2金屬粉體表面改性綜述粉體表面改性的原理及相關理論是表面改性技術的基礎。它涉及到粉體的表面性質，粉體的表面與表面改性劑的作用機理，如吸附或化學反應的類型，作用力或鍵合力的強弱，熱力學性質的變化等等。對粉體進行表面改性，可以賦予粒子諸多優(yōu)異性能，是提高粉體性能的有效途徑。金屬粉體的表面改性具有以下幾點意義：(1)改善粉體在水或有機介質中的潤濕性或分散性。(2)根據(jù)實際的應用需求，強化或減弱粉體在某些方面的性質。(3)金屬粉體經過改性后，與基體間有較強的親和力和相容性，生成的復合材料性能更佳【12】。3.3鑄造鋁合金表面改性鑄造鋁合金是鋁合金家族中用途較廣的一種，耐腐蝕、耐磨性能較低是其缺點。表面改性是提高其耐腐蝕性能及耐磨性能的主要方法之一目前，為改善鑄造鋁合金耐腐蝕耐磨性能而采用的表面改性方法主要有：微弧氧化法、激光表面處理法、化學鍍、電鍍法以及陽極氧化法。應繼續(xù)著力對鑄造鋁合金的表面耐磨性能、抗腐蝕性能進行研究，從新技術、新工藝如表面納米強化、表面復合物強化方面對鑄造鋁合金進行改性，才能使鑄造鋁合金的應用提高到一個新的高度【13】。3.4PET表面改性研究聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有優(yōu)異的機械性能和良好化學穩(wěn)定性及衛(wèi)生性_1J，在紡織、包裝、農業(yè)及生物醫(yī)藥等領域得到日益廣泛的應用。但是由于PET大分子鏈結構規(guī)整，結晶度較高，且分子中無強極性基團，故其表面親和性較差，因此很大程度上影響了PET材料的表面親水性、印刷性、染色性以及血液相容性等性能。PET表面改性方法主要有：化學接枝改性、紫外光輻照接枝改性、高能射線輻照接枝改性、等離子體處理接枝改性以及臭氧氧化改性等；通過PET表面改性，可以改善PET的親水性、抗靜電性、粘附性和生物相容性等性能；目前PET表面改性多采用在PET表面進行化學接枝的方法【14】。3.5氫氧化鎂阻燃劑表面改性氫氧化鎂作為阻燃助劑時，存在易團聚、分散性差、相容性差等問題，因此，改善其表面性質是研究的重要課題。目前，氫氧化鎂的改性方法主要是表面化學改性和膠囊化改性。主要的表面改性方法是干法和濕法。其中，濕法改性工藝雖稍顯復雜，但效果好，成本低，使用廣泛。一步微乳液懸浮聚合法和水浴加熱法等方法為氫氧化鎂的改性研究提出了新的思路。開發(fā)氫氧化鎂制備與改性同步完成工藝、聚合氫氧化鎂／復合材料工業(yè)生產裝置等，將成為未來氫氧化鎂阻燃劑產品研究的發(fā)展方向【16】。4結論目前的表面改性技術已經逐漸趨于成熟但還未達到我們的期望。表面改性的發(fā)展趨勢是：在現(xiàn)有的表面改性的基礎上、通過技術進步降低生產成本，尤其是各種偶聯(lián)劑的成本；同時運用先進化學、高分子、生化和化工科學技術和計算機技術，研究開發(fā)應用性能好、成本低、在某些應用領域有專門性能或特殊功能并能與粉體表面和基質材料形成牢固作用的新型表面改性劑。文獻：【1】劉婷，陸紹榮，王一靚，張晨曦，黃志義表面改性劑對SF/PP復合材料性能的影響【2】王巖,肖艷,郎美東華東理工大學材料科學與工程學院表面改性對羥基磷灰石蛋白吸附的影響【3】白艷霞趙麥群金文蜂趙陽王婭輝榆林學院化工學院榆林西安理工大學材料學與工程學院西安表面改性對片狀鋅粉分散穩(wěn)定性的影響【4】王明軒曾曉飛沈志剛陳建峰北京化工大學納米材料先進制備技術與應用科學教育部納米CeO2的表面改性及其在水介質中的分散性能【5】陳顯利田野張浩楊慧慧吳敏東北大學工商管理學院沈陽水務集團有限公司水業(yè)技術研發(fā)中心中國科學院理化技術研究所納米磁種材料表面改性及其水吸附性能【6】李堅，劉佳一，張陽德一種新型納米增透防霧膜對光學鏡片的表面改性【7】鐵生年，李星青海大學非金屬材料研究所半導體制造用碳化硅粉體偶聯(lián)劑表面改性【8】郝喜海，李慧敏，李菲，史翠平，孫淼湖南工業(yè)大學包裝新材料與技術重點實驗室湖南工業(yè)大學包裝與材料工程學院納米二氧化鈦的表面改性研究【9】章斌淺談納米無機粉體的表面改性【10】胡應模，熊佩，楊雪，邊靜，朱建華，王清嶺中國地質大學材料科學與5-程學院鋁酸酯對電氣石的表面改性及其表征【11】史春薇姚娟娟遼寧石油化工大學南京金渤島科貿有限公司超細無機粉體材料表面改性研究進展【12】云錫研究設計院張振華金屬粉體表面改性綜述【13】黃有國，李慶余，王紅強廣西師范大學化學化工學院鑄造鋁合金表面改性研究進展【14】王甜甜，王