最新常用无机粉体材料种类及作用
常用无机粉体材料种类及作用
目前，在中国每年至少有400万吨的无机粉体材料作为原料的一部分被用于塑料制品的生产。用无机粉体材料替代部分石油产品，一方面，每年可以节约数百万吨石油；另一方面，对于所生成的塑料制品而言，不但有利于降低原材料成本，而且可以使填充塑料材料的某些性能按照预定的方向得到改善，从而提高塑料制品的巿场竞争力。
常用无机粉体材料种类及作用
据统计，中国500余家碳酸钙厂家生产的约500万吨产品中，有一半是销往塑料行业的。此外，滑石粉、煅烧高岭土、硅灰石粉等多种无机粉体材料也被广泛应用，有的甚至成为功能性塑料材料不可缺少的组成部分。
碳酸钙
碳酸钙是塑料加工时用得最广、用量最大的无机粉体填料。据中国无机盐工业协会钙镁分会统计，每年用于塑料填充的碳酸钙总量在二百多万吨，是各种用途中所占份额最大的，约50%左右。
根据加工方法不同，碳酸钙分为轻质和重质两种。轻质碳酸钙（简称轻钙）是由石灰石经煅烧、消化、碳化而成的，其间经历了化学反应，而重质碳酸钙是经研磨（干法或湿法）而成的，只有粒径大小的变化而无化学反应过程。目前在塑料薄膜中使用的碳酸钙都是1250目的重质碳酸钙，已大量用于PE包装袋的生产，在农用地膜中因透光性受到影响，虽然可以使用，但添加量较小。
1）重钙的细度对PE薄膜力学性能的影响十分明显，见表1。
表1 重质细度对PE薄膜力学性能的影响
2）碳酸钙粒子的分散对PE薄膜的性能具有决定性作用
PE薄膜生产企业对重钙的添加量十分关心，希望添加量越多越好，但同时力学性能、耐老化性能、透光性都不要受到过大的影响。特别是在农用地膜中到底能够使用多少碳酸钙是非常值得努力探讨的问题。宝鸡云鹏塑料科技有限公司对此进行了有益的探索，并取得喜人的
成果。表2列出纯LLDPE地膜及分别添加10%、15%、20%、33%云鹏公司生产的纳米改性塑料复合材料的LLDPE地膜的力学性能。
由表2所列数据可以看出，添加10%以上直至33%纳米改性塑料复合材料的LLDPE地膜较之纯LLDPE地膜，各项力学性能相差不大。在添加量达33%时，即LLDPE薄膜中CaCO3成份已占26.4%时，其力学性能仍能保持较高水平，特别是直角撕裂强度还高于纯LLDPE，不仅全面超过GB 13735-92地膜国际优等品技术指标，而且是以往任何CaCO3填充母料所不可能做到的。
表2 云鹏牌纳米改性塑料复合材料填充LLDPE地膜的性能检测结果
3）碳酸钙的环境效应——可环境消纳
“可环境消纳塑料”是指能综合利用环境条件的，能适应垃圾处理方式的，既可在所处环境中降解，又可堆肥处理或有利于焚烧且危害较小的塑料。
在可环境消纳塑料制造过程中，碳酸钙是重要的组成部分。研究结果表明，含有30%重钙的光降解膜，在暴晒时其羰基指数（表徵光降解程度的指标）达到某一数值时比不含碳酸钙的光降解膜要提前数天，对环境消纳有利。同时碳酸钙的存在无论对PE薄膜填埋后继续降解，还是对焚烧时减少有害物质的生成，保护焚烧装置都非常有利。和添加淀粉的降解膜相比，碳酸钙回归自然时其化学需氧量CODcr值（用于衡量水中还原性物质污染的程度）为0，而含有15%淀粉的聚乙烯薄膜其CODcr值为96。
滑石粉
滑石粉是仅次于碳酸钙的塑料用填料，每年在塑料中的应用数量都在二十万吨以上，而且随着滑石粉的某些物理化学特性得到进一步深入的认识，它的应用范围和数量正在急剧增大。
1）作为农膜保温剂使用
含硅元素的矿物，如云母、高岭土和滑石对红外线具有阻隔屏蔽作用。在农用大棚膜中加入适量的这种矿物粉末可以提高塑料薄膜对红外线的阻隔性，从而减少棚内热量在夜间以红外线辐射形式向棚外散失，提高其大棚的保温性。
轻工业塑料加工应用研究所在上世纪九十年代初的研究成果表明：
①云母粉、高岭土、滑石粉和轻质碳酸钙在填充量相同时（细度相近且均经过表面处理），对聚乙烯薄膜力学性能的影响接近，其中高岭土和云母粉填充的薄膜力学性能更好一些。
②含硅元素的填料填充的LDPE薄膜对7-25μm红外线的阻隔作用明显优于不含Si的无机填料——轻质碳酸钙，而云母粉、高岭土和滑石粉的红外线阻隔性相似。
③三种含Si的填料中，云母粉填充的LDPE薄膜的透光率最高，而且接近纯LDPE塑料薄膜的透光率，高岭土和滑石粉的次之，但都高于碳酸钙填充的薄膜。
由于滑石粉价格便宜和便于操作，其透光性和红外光阻隔性虽然不如云母粉和高岭土，但仍能在保持较好透光性的同时提高其保温性，故在农用塑料棚膜中已得到广泛应用。目前农膜生产厂根据膜的品种（耐老化膜、双防膜、多功能膜等）不同，使用超细滑石粉的量为
1%-6%。
2）作为成核剂使用
结晶性聚合物如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚酰胺（PA）等，在加工熔融后的冷却定型过程中，一部分大分子将排列有序，称之为结晶。
结晶不仅需要一定的温度和冷却速率，还需要先生成晶核，接着才是晶体的生长。成核剂有两个主要作用，一是总结晶速率增大，可确保熔融聚合物在冷却过程中更迅速地固化，从而缩短注塑成型循环周期，提高工效；二是平均球晶尺寸下降，拉伸强度、热变形温度和硬度在成核剂作用下都得以增强，透明度增加、浊度下降。
滑石粉作为PE或PP的成核剂使用，首先要求颗粒要小，粒径越小其颗粒数越多，意味着结晶中心越多。同时生长的晶体数目越多，晶体本身的尺寸越小，整个材料的性能就越好。同时也要求在熔融状态下滑石粉的分散越彻底越好，团聚现象越轻微越好。
3）以滑石粉为主要填料的透明型填充母料
在塑料薄膜中使用碳酸钙虽然可以得到降低成本的效果，但用量大时，薄膜的透明性受到较大影响，引起一些用户的误解。透明型填充母料针对这一情况，在填料的选择和加工工艺方面做了重大改进，使PE薄膜的透明性有了很大的改进。表3和表4分别为添加20%和30%透明母料后的薄膜的光学性能和力学性能。
表3 透明母料对HDPE薄膜光学性能的影响
表4 透明母料对HDPE薄膜力学性的影响
煅烧高岭土
由于煤系高岭土中含有可燃物碳及多种形态的水（吸附水、结晶水），在用做塑料薄膜的添加剂时必须先经过煅烧，实现脱水、脱碳，由黑色变成白色的煅烧过程。在高温下煅烧，矿物不仅要经历脱水、脱碳的历程，而且还有可能在矿物的结晶形态上发生种种变化。如果莫来石相含量过高，由于莫来石的硬度太高，将会对塑料加工机械设备关键部件——螺筒和螺杆造成严重磨损，带来生产效率下降、产品质量不稳定的不良后果。此外煅烧高岭土的粒度及分布、白度和价格等因素，也必须加以认真对待。
地球上接收到的来自太阳的光其波长98%集中在0.3-3.0μm范围内，分为紫外光
（0.3-0.4μm）、可见光（0.4-0.7μm）和红外光（0.7μm以上）三大部分，其中白天供农作物进行光合作用的可见光是太阳光转化为地球上的热能的主要形式。夜晚从地球表面向大气层散发热量的主要形式即能量的90%是以7-25μm的红外光辐射的，其峰值为11-13μm。用农用塑料薄膜扣成的大棚，主要是使棚内温度远高于棚外，使农作物得以早发芽、早成熟，寒冷的季节里棚内作物也照样能够生长。普通的不含红外光阻隔剂的聚乙烯薄膜对红外光的阻隔能力很差，不足25%，因此虽然在白天太阳光透过棚膜，将能量留在棚内转化成热能，使棚内温度升高，但在夜间由于棚膜对红外光阻隔性差，大部分热量会以辐射形式散失到棚外。为此只能增加棚膜的厚度，而这种增加不仅提高阻隔性有限，而且受膜的成本限制也不可无限制地加厚。唯一的办法是将对红外光有阻隔作用的物质加到塑料薄膜中使其红外光辐射到棚膜上时，不能穿透过去，又重新反射回棚内，达到塑料大棚保温的效果。
纯聚乙烯薄膜（厚度0.08-0.1mm）对7-25μm波长范围的红外光透过率为70%-80%，通过添加红外光阻隔剂，可使红外光透过率减少到50%以下。德国CONSTAB聚合物-化学有限公司可将红外光透过率减少至25%以下；北京巿塑料研究所研制的0.05mm 厚的无机填料填充的聚乙烯薄膜，7-11μm波长范围的红外光透过率可减至36%；河南省焦作巿第一塑料厂生产的0.05mm厚的无机填料填充的聚乙烯薄膜，7-14μm波长范围的红外光透过率可减至39%。德国CONSTAB聚合物-化学有限公司以中国出产的粘土为原料制成商品牌号为Constab IR 0404 Id的红外光阻隔功能母料，在聚乙烯薄膜中添加7%，使7-14μm范围内的红外光透过率减少至25%以下。
煅烧煤系高岭土添加到聚乙烯塑料中后，填充体系的力学性能优于同等条件下的滑石粉或碳酸钙填充体系，见表5。
表5 不同填料填充聚乙烯塑料薄膜的力学性能
通过扣棚实验，表明相对滑石粉和碳酸钙填充的农膜，使用高岭土的农膜透光好，棚内保温效果好，有利于农作物增产。
应用中的共性问题
无机粉体材料在塑料中应用已经获得广泛认可，发挥增量、改性和环保效应等三大重要作用，但同时也存在一些问题，制约着无机粉体材料在某些方面的应用。这些问题在塑料薄膜上也同样存在，需要引起我们的高度重视，并通过技术创新加以解决。
增重问题
非金属矿物的密度比合成树脂大很多，通常都要大两三倍，有的如重晶石粉比聚乙烯或聚丙烯的密度要大五倍左右。尽管矿物填料在质量上一比一地代替了基体塑料，但它所占有的体积仅为同样质量的基体塑料的几分之一。如果矿物填料的颗粒与基体树脂紧密接触，没有空隙的话，那么这种体积上的差别将直接影响到以面积或长度计量的塑料材料及制品的数量，例如管子和异型材的长度或人造革的面积；也直接影响到注塑成型制品的数量，因为注塑成型的模具型腔的容积是一定的，同样质量的熔体如果体积不同，所能成型的注塑制品的数量就会减少，结果在使用填料降低制品成本、增加经济效益的同时，出现了因长度、面积、制品个数减少的负面效应。
由于聚乙烯薄膜在纵向和径向都受到拉伸，无机粉体材料对PE薄膜密度的影响略显轻微。例如加有30%重钙的PE薄膜密度不超过1.1 g/cm3，虽然比纯PE薄膜增大15%左右，但较之注塑成型制品，增大的幅度要小得多。这是因为高分子材料在粘流状态转为定型状态的冷却过程中如被拉伸，必然使大分子之间的空隙加大。碳酸钙粒子本身是不会形变的，但它们周围的PE大分子是可以形变的，100%的纯PE熔融物料和除碳酸钙外70%的PE熔融物料都要经受同样的纵向拉伸和径向吹胀，可形变的物料仍然都要达到预定的纵向伸长（取决于转速）和径向伸长（取决于膜泡直径），就必须出现更多、更大的空隙。空隙增多、增大，意味着材料整体密度的下降。
PE薄膜在无机粉体材料添加得比较多时，密度将有所增大，需要从整体上看，按面积计算其成本是否因添加无机粉体材料而有所下降。由于无机粉体材料的价格通常都远低于高分子树脂，因此考虑到上述因素，通常加入无机粉体材料，特别是碳酸钙，都能使PE薄膜的原材料成本有所下降。
老化问题
加入无机粉体材料的聚乙烯薄膜存在一定的易老化问题，如果从可环境消纳的角度看，是有利的，但从农用地膜或棚膜的角度看是不利的。
表6列出福建师范大学化学与材料学院的研究结果。他们在研制可环境消纳塑料时发现，在加有光降解剂的前提下，加有碳酸钙或滑石粉的PE薄膜，在老化试验中羰基指数达到一定值的时间都要少于不加入碳酸钙或滑石粉的PE光降解膜。
表6 无机粉体材料对PE薄膜老化性能的影响单位：d(天
数)
透光度
大家都认为无机粉体材料加入到聚乙烯中，其透光度要受到很大影响，即使材料性能能够满足使用要求，但对于农膜和地膜来说，良好的透光度仍然是能否大量使用无机粉体材料的前提条件。
填充PE薄膜的透光性好坏主要取决于填料颗粒大小和这种无机粉体材料与基体塑料折光率的差异。和具有极强遮盖力的钛白粉、铅白（氧化铅）、锌白（氧化锌）（折射率分别为2.52、2.01和1.79）不同，方解石的两个折射率分别为1.658和1.486，而PE塑料的折光率为1.55左右，因此加有少量碳酸钙就显现出不透明是自然的。而要想使大量碳酸钙颗粒都呈现纳米尺度的分散也是不可能的。滑石粉的折光率与PE塑料更接近些，因此只要能分散开来，其填充PE薄膜就可以有比碳酸钙更好的透光性。最近有人找到一种矿物，填充后的PE薄膜透光度很高，几乎和纯LDPE相同，其价格又不是很高，给在农地膜中大量使用带来希望。
表7 几种无机粉体材料对LDPE薄膜透光性的影响
无机粉体材料在塑料薄膜中的应用已经取得了显著成绩。由于农用塑料薄膜，无论是地膜，还是棚膜，大都使用聚乙烯树脂，因此研究探讨各种无机粉体材料对PE塑料性能的影响就显得十分重要。笔者不奢望农地膜大量使用无机粉体材料，但热切希望从可持续发展的战略高度，从塑料产业与环境生态保护协调发展的角度，从企业通过技术创新提高产品巿场竞争力的角度，大家共同努力开辟出无机粉体材料在农地膜中应用的新天地来。2019
年新部编人教版五年级语文第一单元提升练习
时间:90分钟满分:100分得分:
一、看拼音,写词语。(8分)
kǒu shào ()jiāo shuǐ()ɡāo bǐnɡ() fēn fù()ǎi xiǎo()pián yi()
bōzhǒnɡ()yùn wèi ()
二、填字组词。(9分)
zhūmùtínɡ
()红爱()()子
()肉日()()止
()宝()布蜻()
三、在括号中填上合适的关联词语。(8分)
1.小时候,我()对什么花,()不懂得欣赏。
2.()如粉红的朱鹭或灰色的苍鹭,()觉得大了一些。
3.()让它开过了,落在泥土里,尤其是被风雨吹落,比摇下来的香味
()差多了。
4.()小鸟的胆子越来越大了,()它敢一点点挨近我。
四、按要求写句子。(6分)
1. 白鹭是一首精巧的诗,又是。
2.整个村子都浸在桂花的香气里。(缩句)
3.但是白鹭本身不就是一首很优美的歌吗?(去掉问号,使句意不变)
五、根据课文内容填空。(11分)
1. 李白的“,”两句,以景写情,含不尽之意于言外,表达了对朋友的依依惜别之情。
2.著名作家在《落花生》一文中告诉我们,人要做的人,不要做,的人。
3.《白鹭》为我们描写了三幅画
面:、、,赞扬了寻常的事物中蕴含着,抒发了作者对的美好境界的追求和向往。
六、阅读理解。(23分)
(一)课内阅读。(13分)
父亲说:“花生的好处很多,有一样最可贵:它的果实埋在地里,不像桃子、石榴、苹果那样,把鲜红嫩绿的果实高高地挂在枝头上,使人一见就生爱慕之心。你们看它矮矮地长在地上,等到成熟了,也不能立刻分辨出来它有没有果实,必须挖起来才知道。”
1.写出下面词语的近义词。(3分)
爱慕—()分辨—()
可贵—()
2.“花生的好处很多,有一样最可贵”中的“一样”指的
是。(2分)
3.这段话写出了()。(2分)
纳米粉体材料
纳米粉体材料 简介 纳米材料分为纳米粉体材料、纳米固体材料、纳米组装体系三类。纳米粉体材料是纳米材料中最基本的一类。纳米固体是由分体材料聚集，组合而成。而纳米组装体系则是纳米粉体材料的变形。 纳米粉体也叫纳米颗粒，一般指尺寸在1-100nm之间的超细粒子，有人称它是超微粒子。它的尺度大于原子簇而又小于一般的微粒。按照它的尺寸计算，假设每个原子尺寸为1埃，那么它所含原子数在1000个-10亿个之间。它小于一般生物细胞，和病毒的尺寸相当。 细微颗粒一般不具有量子效应，而纳米颗粒具有量子效应；一般原子团簇具有量子效应和幻数效应，而纳米颗粒不具有幻数效应。 纳米颗粒的形态有球形、板状、棒状、角状、海绵状等，制成纳米颗粒的成分可以是金属，可以是氧化物，还可以是其他各种化合物。 纳米粉体材料的基本性质 它的性质与以下几个效应有很大的关系： （1）.小尺寸效应 随着颗粒的量变，当纳米颗粒的尺寸与光波、传导电子德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理尺寸特征相当或更小时，周期边界性条件将被破坏，声、光、电、磁、热、力等特性均会出现质变。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化成为小尺寸效应。 （2）.表面与界面效应 纳米微粒尺寸小、表面大、位于表面的原子占相当大的比例。由于纳米粒径的减小，最终会引起表面原子活性增大，从而不但引起纳米粒子表面原子输送和构型的变化，同时也引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化。以上的这些性质被称为“表面与界面效应”。 （3）量子尺寸效应 当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变成离散能级的现象成为量子尺寸效应。 具体从各方面说来有以下特性： （1）热学特性
无机粉体分散剂-连接有机与无机的桥梁
无机粉体分散剂－连接有机与无机的桥梁 无机粉体分散剂是一种在无机材料和高分子材料的复合体系中,能通过物理和/或化学作用把二者结合,亦或能通过物理和/或化学反应,使二者的亲和性得到改善,从而提高复合材料综合性能的一种物质。 通过使用粉体分散剂，可在无机物质和有机物质的界面之间架起"分子桥"，把两种性质悬殊的材料连接在一起，形成有机基体-粉体分散剂-无机基体的结合层，提高复合材料的性能和增加粘接强度。 那么无机粉体分散剂的应用性能主要体现在什么方面呢？ 1.对无机粉体表面进行包覆处理 能改善玻璃纤维和树脂的粘合性能，大大提高玻璃纤维增强复合材料的强度、电气、抗水、抗气候等性能，
它对复合材料机械性能的提高，效果也十分显著。 2.增加相容性与分散性 可预先对填料进行表面处理，也可直接加入树脂中，从而改善填料在树脂中的分散性及粘合力，改善无机填料与树脂之间的相容性，改善工艺性能和提高填充塑料(包括橡胶)的机械、电学和耐气候等性能。 3.用作密封剂、粘接剂和涂料的增粘剂 提高材料的粘接强度、耐水、耐气候等性能。粉体分散剂之所以能作为增粘剂，其作用原理在于它本身有两种基团：一种基团可以和被粘的骨架材料结合；而另一种基团可以与高分子材料或粘接剂结合，从而在粘接界面形成强力较高的化学键，提高粘接强度。 4.其他方面的应用： ①使固定化酶附着到玻璃基材表面；②油井钻探中防；③使砖石表面具有憎水性；④通过防吸湿作用，使荧光灯涂层具有较高的表面电阻；⑤提高液体色谱柱中有机相对玻璃表面的吸湿性能；⑥改善填充橡胶的物理加工性能等。 5.小结 随着科技的发展，对于高性能的材料的要求也会更加高，无机粉体分散剂在工业、复合材料工业、高分子工业中不可缺少的助剂之一。
二氧化锡半导体纳米粉体
二氧化锡半导体纳米粉体的制备及气敏性能研究报告 学院：资源加工与生物工程学院 班级：无机0801 姓名：魏军参 学号：0305080723 组员：张明陈铭鹰项成有
半导体纳米粉体的制备及气敏性能研究 前言 SnO2 粉体作为一种功能基本材料，在气敏、湿敏、光学技术等方面有着广泛的应用。目前是应用在气敏元件最多的基本原材料之一。纳米级SnO2 对H2 、C2H2 等气体有着较高的灵敏度、选择性和稳定性，具有更广阔的应用市场前景。研究纳米SnO2 粉体的制备方法很多，例如：真空蒸发凝聚法、低温等离子法、水解法、醇盐水解法、化学共沉淀法、溶胶—凝胶法，近期还出现了微乳液法，水热合成法等。每种制粉方法各有特点，但是在目前技术装备水平和纳米粉体应用市场还未真正形成的条件下，上述纳米粉体制备方法由于技术成熟度或制备成本等方面的原因，大多都还未形成具有实际意义上的生产规模，主要还处于提供研究样品阶段。 以廉价的无机盐SnCl4·5H2O为原料，采用溶胶-凝胶法制备出粒度均匀的超细SnO2粉体，该工艺具有设备简单，过程易控，成本低，收率高等优点。实验考察制备工艺过程中原料浓度、反应温度、反应终点pH值、干燥脱水方式、培烧温度等因素对纳米SnO2粉体粒径的影响。实验过程以TG-DTA热分析、红外光谱等测试手段，分析前驱体氢氧化物受热行为，前驱体表面基团及过程防团聚机理等。利用透射电子显微镜、X-射线衍射仪、比表面测试仪分别对纳米粒子的形貌与粒径分布、晶相组成、比表面积进行了表征与测定。 在实验中制备得到得SnO2 胶体，在干燥、煅烧的过程中很容易形成团聚。因为粉体颗粒细小, 表面能巨大, 往往会粘结在一起。水热法是近年来出现的制备超细粉体的新方法，其利用密封压力容器, 以水为溶剂, 温度从低温到高温(100 ℃～400 ℃) , 压力在10～200 MPa 。该方法为前驱物反应提供了一个在常压下无法实现的特使物理化学条件。避免在普通煅烧过程中, 由于晶粒间细小间隙产生毛细现象导致的颗粒长大团聚。 水热法制备过程中, 粉体在液相中达到“煅烧”温度。通过控制反应条件, 有效阻碍颗粒间的长大, 保持颗粒粒度均匀, 形态规则, 且干燥后无需煅烧, 避免形成硬团聚。 本文以SnCl4·5H2O 为原料, 利用溶胶凝胶法和离心洗涤制备纯净凝胶, 水热脱水法制备SnO2微晶；研究不同水热条件下, SnO2 粉体的形成、晶粒大小以及分散性能。 文献综述 1.1 半导体纳米粉体 半导体定义 电阻率介于金属和绝缘体[1]之间并有负的电阻温度系数的物质。半导体室温时电阻率约在10E-5～10E7欧姆?米之间，温度升高时电阻率指数则减小。半导体材料很多，按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体；化合物半导体包括Ⅲ-Ⅴ族化合物（砷化镓、磷化镓等）、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体（镓铝砷、镓砷磷等）。除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。 本征半导体：不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。在极低温度下，半导体的价带是满带(见能带理论)，受到热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后成为导带，价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位，称为空穴。导带中的电子和价带中的空穴合称电子 - 空穴对，均能自由移动，即载流子，它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流，分别称为电子导电和空穴导电。这种由
无机粉体
第四章 一. 惰性气体蒸发-冷凝法原理 该法所蒸发出来的气体金属粒子不断与环境中的惰性气体原子发生碰撞，既降低了动能又得到了冷却，本身成为浮游状态，从而有可能通过互相碰撞成核长大。惰性气体压力越大，离加热源越近，处于浮游状态的原子也越多，成核几率大，生长相对较快。当颗粒长到一定程度后就会沉积到特定的容器壁上，由于此时不在发生运动，粒子不再继续长大，这就有可能制备相对较小的超微粒子。 早期相关的装置很多，一般采用电或石墨加热器，在充有几百帕氩的压力下可制备10 nm左右的Al、Mg、Zn、Sn、Cr、Fe、Co、Ni和Ca等金属粉体。 图3-48为一种产物粉体可以原位压结的改进装置示意图 图3-48 惰性气体蒸发-冷凝装置示意图 1-蒸发源；2-液氮冷却的冷阱；3-惰性气体室；4-粉料收集和压 结装置 待蒸发金属如铁经电加热的器皿中蒸发后，进入压力约为1kPa的气氛中，经碰撞、成核、长大，最后凝结在直立指状冷阱上，形成一种结构松散的粉状晶粒集合体，然后将体系抽至真空，可用移动的特种刮刀将粉末刮入收集器或进入挤压装置压成快状纳米材料。 二.化学气相沉积法 化学气相法是利用挥发性的金属化合物的蒸气，通过化学反应生成所需要的化合物，在保护性气体环境下快速冷凝，从而制备各种超微粉体的方法。 化学气相沉积（CVD）乃是通过化学反应的方式，利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源，在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术。 三.作业题 1. 超微粉体气相合成时，不论采用物理气相合成还是化学气相反应合成中的哪一种具体方法，都会涉及气相粒子成核，晶核长大，凝聚等一系列粒子生长的基本过程。 2. 什么是过饱和度？ 答：过饱和度就是指超过饱和度的那一部分溶质的质量与饱和度的比，它表示了溶液的过饱和程度。 3. 判断：气相反应平衡常数越大，反应率越大。（√） 判断：物理气相合成主要制备金属氧化物粉体（×）
无机纳米粉体表面改性研究进展
摘要: 由于纳米粒子易团聚, 对其进行表面改性是很必要的。本文综述了纳米粒子表面改性的主要方法, 介绍了国内外表面改性的一些实例, 并对纳米粒子表面改性的一些新发展和应用前景作了说明。 关键词: 纳米粉体; 团聚; 表面改性；表征 Abstract：Accumulation is one of the most important problems to be resolved in the application of nanosize power.Surface modification can efficiently resolve this problem.In this aricle,the author discuss the cause of the accumulation,the way of surface medication and the manifestion of surface modification. Key words: nanosizes power, accumulation, surface modification, manifetation 1、引言 物质经微纳米化后, 尤其是处于纳米状态时, 其尺寸介于原子、分子与块状材料之间, 故有人称之为物质的第四状态。由于纳米粒子具有大比表面积, 随着粒子半径的减小, 其表面能和表面张力都急剧增大，此外还具有小尺寸效应、量子尺寸效应和量子隧道效应, 因而纳米材料具有独特的力学、光、热、电、磁、吸附、气敏等性质, 在传统材料中加入纳米粉体将大大改善其性能或带来意想不到的性质。 目前, 纳米材料在信息、能源、环境和生物技术等高科技产业中的应用已取得了初步成果。但是在应用过程中, 由于纳米粒子粒径小, 表面活性高, 使其易发生团聚而形成尺寸较大的团聚体[1], 严重地阻碍了纳米粉体的应用和相应的纳米材料的制备。 2、纳米粒子的团聚 所谓纳米粉体的团聚是指原生的纳米粉体颗粒在制备、分离、处理及存放过程中相互连接、由多个颗粒形成较大的颗粒团簇的现象。 从热力学上, 纳米粒子的分散体系具有巨大的比表面积, 表面能很大, 系统会自动朝着表面积减小的方向变化, 导致纳米粒子发生团聚。粉末的团聚分为软团聚和硬团聚。软团聚主要是由于颗粒之间的范德华力和库仑力所致, 该团聚可通过施加机械能能消除粉末的硬团聚体内除了颗粒之间的范德华力和库仑力之外, 还存在化学键作用, 目前人们对粉末的硬团聚机理存在不同的看法, 其中最有代表性的是晶桥理论、毛细管吸附理论、氢键作用理论和化学键作用理论[2]。 图1 纳米粒子的团聚机理示意图 Fig1 agglomeration mechanism schematic diagram of nano2particles 为了解决纳米粉体的团聚问题以及改善粉体粒子表面活性，就需要对粉体粒子进行表面改性。
粉体材料的制备方法有几种
粉体材料的制备方法有几种？各有什么优缺点？（20分） 答：粉末的制备方法: 气相合成、湿化学合成、机械粉碎. 1. 物理方法 (1)真空冷凝法 用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等离子体，然后骤冷。其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控，但技术设备要求高。 (2)物理粉碎法 通过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。 (3)机械球磨法 采用球磨方法，控制适当的条件得到纯元素纳米粒子、合金纳米粒子或复合材料的纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。 2. 化学方法 (1)气相沉积法 利用金属化合物蒸气的化学反应合成纳米材料。其特点产品纯度高，粒度分布窄。 (2)沉淀法 把沉淀剂加入到盐溶液中反应后，将沉淀热处理得到纳米材料。其特点简单易行，但纯度低，颗粒半径大，适合制备氧化物。 (3)水热合成法 高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合成，再经分离和热处理得纳米粒子。其特点纯度高，分散性好、粒度易控制。 (4)溶胶凝胶法 金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，再经低温热处理而生成纳米粒子。其特点反应物种多，产物颗粒均一，过程易控制，适于氧化物和Ⅱ～Ⅵ族化合物的制备。 (5)微乳液法 两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液，在微泡中经成核、聚结、团聚、热处理后得纳米粒子。其特点粒子的单分散和界面性好，Ⅱ～Ⅵ族半导体纳米粒子多用此法制备 2. 为什么要对粉体材料的表面进行改性？什么是物理吸附？什么是化学吸附？试举例说明。（20分） 答: 材料表面改性的目的 力学性能：表面硬化、防氧化、耐磨等 电学性能：表面导电、透明电极 光学性能：表面波导、镀膜玻璃 生物性能：生物活性、抗菌性 化学性能：催化性 装饰性能：塑料表面金属化 材料表面改性的意义 通过较为简单的方法使一个部件部件或产品产品具有更为综合的性能第一节材料表面结构的变化 粉体表面改性是指用物理、化学、机械等方法对粉体材料表面进行处理，根据应用的需要有目的改变粉体材料表面的物理化学性质，如表面组成、结构和官能团、
无机材料机械及设备教学大纲
《无机材料机械及设备》教学大纲 一、课程基本信息 1.课程编号： 2.课程名称：无机材料机械及设备 3.英文名称： 4.课程简介：无机材料机械及设备是材料科学与工程专业的一门专业主干课程。主要内容包括：粉体的基本性质；粉碎；筛分；分离；混合；练泥机械等设备的工作原理、构造、性能及应用。 二、课程说明 1.教学目的和要求 通过本课程的学习，使学生能够系统地掌握无机材料机械及 设备的基本理论和基础知识；处理工艺及装备技术；粉体加工工艺 原理及流程；机械设备的原理、构造、性能及应用。注重培养学生 分析与解决问题的能力。强调理论与实践的结合，培养高级应用型 工程技术人才。 2．与相关课程衔接 先修课程：机械制图、机械基础及化工原理。 3．学时、学分 总学时：48学时；周学时：3学时；学分：3分。 4．开课学期：第7学期。 5．教学方法：课堂教学，PPT。 6．考核方式：期末闭卷考试，总成绩=考试成绩×70%+平时成绩 (1)
30%。 7.教材及参考书 教材：无机非金属材料工业机械及设备，张庆今主编，华南理工大学出版社出版 8.主要参考书 [1] 张长森，程俊华等编.粉体工程.自编校内教材，2001.1 [2] 陶珍东、郑少华主编.粉体工程与设备.北京：化学工业 出版社,2003. [3] 陆厚根编著，粉体技术导论，上海：同济大学出版社， 1998. [4] 谢洪勇编著.粉体力学与工程. 2003. [5] 王奎生编著.工程流体与粉体力学基础.北京：中国计量 出版社，2002.9. [6] 卢寿慈主编.粉体技术手册. 北京：化学工业出版 社,2004. [7] 毋伟, 陈建峰, 卢寿慈编著．超细粉体表面修饰. 北 京：化学工业出版社,2004. [8] 李凤生等编著.超细粉体技术.北京：国防工业出版社， 2000. (2)
纳米粉体材料行业分析报告行业基本情况
报告概要 行业评级：纳米粉体新材料行业推荐 行业内重点公司推荐：广东羚光 行业分析师：袁熠 执业证编号：S123011470019 电话：（021）64318677 Email：YuanYi@https://www.docsj.com/doc/8011185211.html, 纳米粉体材料行业分析报告 一、行业基本情况 1、行业主管部门及监管体制 公司属于金属制品制造业，行业主管部门是国家发展与改革委员会、工业和信息化部及其各地分支机构，主要负责产业政策的制定并监督、检查其执行情况；研究制定行业发展规划，指导行业结构调整、行业体制改革、技术进步和技术改造等工作。 中国微米纳米技术学会（CHINESE SOCIETY OF MICRO-NANO TECH-NOLOGY，英文缩写为 CSMNT）是全国范围纳米行业的自律性管理组织，其主要筹办各种学术活动，包括组织各种学术会、展览会、战略研讨会、国际交流等等，为我国微米纳米技术的计划与规划、关键技术联合攻关、技术交流、人才培养、科学普及发挥重要作用，为国内外各界微米纳米技术研究人员和单位的交流、科研成果的转化和产业化提供交流平台。 江苏省新材料产业协会是江苏省内的新材料行业自律性组织，协会由全省新材料产业领域的企事业单位、大专院校、科研机构以及其他相关经济组织自愿组成，是实行行业服务和自律管理的全省性、行业性、非盈利性的社会组织。主要开展新材料产业全面调查，研究发展趋势，参与制定新材料产业规划和产品技术、质量行业标准，构建综合服务平台，促进产业体制和技术创新，促进新材料企业
持续发展，为江苏省新材料产业发展提供助力。 目前，国家发展与改革委员会、工业和信息化部对行业的管理仅限于宏观管理、政策性引导，行业协会进行指导性管理，公司自主从事业务发展、内部管理和生产经营。纳米材料行业市场化程度较高，主要表现在市场主体和交易方式上，政策壁垒已经完全消除，企业可以自由进入，产品价格由市场供求关系决定，国家不干预企业产品定价，行业运作已经充分市场化。 2、行业主管法律法规 （1）主要法律法规 行业相关法规： （2）国家标准 国家质检总局与国家标准委联合发布的与纳米材料有关的国家标准，主要有： 3、行业主要产业政策 公司处于前沿技术细分行业，公司产品主要运用于片式元件（电容器、电感器和电阻器）、新能源等领域，公司产品的应用领域符合国家的产业政策，属于国家鼓励发展行业，影响本行业发展的法律法规及政策主要有： 2016年6月江苏省政府发布的《江苏省国民经济和社会发展“十三五”规划
常用无机粉体材料种类及作用
常用无机粉体材料种类及作用 目前,在中国每年至少有400万吨的无机粉体材料作为原料的一部分被用于塑料制品的生产。用无机粉体材料替代部分石油产品,一方面,每年可以节约数百万吨石油;另一方面,对于所生成的塑料制品而言,不但有利于降低原材料成本,而且可以使填充塑料材料的某些性能按照预定的方向得到改善,从而提高塑料制品的巿场竞争力。 常用无机粉体材料种类及作用 据统计,中国500余家碳酸钙厂家生产的约500万吨产品中,有一半就是销往塑料行业的。此外,滑石粉、煅烧高岭土、硅灰石粉等多种无机粉体材料也被广泛应用,有的甚至成为功能性塑料材料不可缺少的组成部分。 碳酸钙 碳酸钙就是塑料加工时用得最广、用量最大的无机粉体填料。据中国无机盐工业协会钙镁分会统计,每年用于塑料填充的碳酸钙总量在二百多万吨,就是各种用途中所占份额最大的,约50%左右。 根据加工方法不同,碳酸钙分为轻质与重质两种。轻质碳酸钙(简称轻钙)就是由石灰石经煅烧、消化、碳化而成的,其间经历了化学反应,而重质碳酸钙就是经研磨(干法或湿法)而成的,只有粒径大小的变化而无化学反应过程。目前在塑料薄膜中使用的碳酸钙都就是1250目的重质碳酸钙,已大量用于PE包装袋的生产,在农用地膜中因透光性受到影响,虽然可以使用,但添加量较小。 1) 重钙的细度对PE薄膜力学性能的影响十分明显,见表1。 表1 重质细度对PE薄膜力学性能的影响 2) 碳酸钙粒子的分散对PE薄膜的性能具有决定性作用 PE薄膜生产企业对重钙的添加量十分关心,希望添加量越多越好,但同时力学性能、耐老化性能、透光性都不要受到过大的影响。特别就是在农用地膜中到底能够使用多少碳酸钙就是非常值得努力探讨的问题。宝鸡云鹏塑料科技有限公司对此进行了有益的探索,并取得喜人的成果。表2列出纯LLDPE地膜及分别添加10%、15%、20%、33%云鹏公司生产的纳米改性塑料复合材料的LLDPE地膜的力学性能。
ZnO纳米粉体材料的制备
实 验 2 ZnO 纳米粉体材料的制备 （一）实验类型：综合性 （二）实验类别：设计性实验 （三）实验学时数：16 （四）实验目的 （1）掌握沉淀法制备纳米粉体的工作原理。 （2）了解X-射线粉末衍射仪鉴定物相的原理。 （五）实验原理 纳米ZnO 是一种新型高功能精细无机材料, 其粒径介于1～ 100 nm 之间，又称为超微细ZnO 。由于颗粒尺寸的细微化，使得纳米ZnO 产生了其本体块状材料所不具备的表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等，因而使得纳米ZnO 在磁、光、电、敏感等方面具有一些特殊的性能, 主要用来制造气体传感器、荧光体、紫外线遮蔽材料、变阻器、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。合成纳米ZnO 的方法有多种，沉淀法工艺简单,成本低, 便于实现工业化生产。 合成纳米ZnO 的方法有多种，本实验采用化学沉淀法是在可溶性锌盐溶液中加入沉淀剂后，于一定条件下生成沉淀从溶液中析出，将阴离子洗去，经分离、干燥、热处理后，得到纳米氧化锌。该方法操作简单，对设备和技术要求不太苛刻，产品纯度高，不易引入杂质，成本低。 X-射线粉末衍射仪是分析材料晶体结构的重要工具。晶体的Ｘ射线衍射图象实质上是晶体微观结构形象的一种精细复杂的变换。由于每一种结晶物质，都有其特定的结构参数，包括点阵类型、晶胞大小、单胞中原子(离子或分子)数目及位置等，而晶体物质的这些特定参数，反映在衍射图上机表现出衍射线条的数目、位置及相对强度各不相同。因此，每种晶态物质与其Ｘ射线衍射图之间有着一一对应的关系。任何一种晶态物质都有自己独立的Ｘ射线衍射图，不会因为他种物质混聚在一起而产生变化。这就是Ｘ射线衍射物相定性分析的方法的依据。 根据粉体X-射线衍射图得到的相关数据，利用谢乐公式（如下），可以计算纳米粒子的晶粒尺寸。 0.89cos D λ βθ= （λ为X 射线的波长，β为最强峰的半峰宽，θ 为衍射角） （六）实验内容 1. 制备 以Zn(NO 3)2·6H 2O 与NH 4HCO 3为原料，聚乙二醇（PEG 600）为模板剂，采用直接沉淀法将制得的沉淀，洗涤后经煅烧制备纳米ZnO 。 2. 称量、计算产率 3. X-射线物相测定：计算晶粒尺寸 （七）实验要求 1、设计实验方案： (1)设计不同煅烧温度及时间 (2)设计不同原料比及模板剂 设计实验方案要求：方案必须切合实际，具有可操作性；尽量选择原料易得，反应条件温和，催化剂价廉，后处理方便，收率高及环境友好的方案。
无机材料化学
纳米陶瓷材料的概论 摘要 由于硬度高、耐高温、耐磨损、质量轻和导热性好,陶瓷材料是现代工业三大基本材料之一, 但其脆性大、韧性小而限制了在一些特殊领域的应用。纳米材料及技术运用到陶瓷材料中极大地改善了它的应用性能，对材料的电学、热学、磁学、光学性质产生重要影响，为材料的利用开拓了一个崭新的领域。本文介绍了纳米技术和陶瓷材料结合形成的纳米陶瓷材料的发展历程、性能和种类, 以及制备方法、应用和国内研究现状。 关键词：陶瓷纳米材料纳米陶瓷材料性能制备方法应用现状 Abstract Since hardness, high temperature, wear-resistant, light weight and good thermal conductivity, the ceramic material is one of three basic materials in modern industry, but its brittleness, toughness small and limited in some special areas of application. Nano-materials and technology applied to ceramic materials has greatly improved the performance of its application, the material of the electrical, thermal, magnetic, optical properties have important implications for the use of materials opens up a new frontier. This paper introduces nanotechnology and nano-ceramic material to form ceramic materials development process, performance and types of preparation methods, application and domestic research. Keyword: ceramic nano-materials nano-materials ceramics preparation method application status. 前言 陶瓷是人类最早使用的材料之一，在人类发展史上起着重要的作用。但是, 由于传统的陶瓷材料脆性大，韧性和强度较差、可靠性低，使陶瓷材料的应用领域受到较大限制。随着纳米技术的广泛应用，纳米陶瓷随之产生。所谓纳米陶瓷, 是指陶瓷材料的显微结构中，晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸都是在纳米级的水平上。纳米陶瓷复合材料通过有效的分散、复合而使异质纳米颗粒均匀弥散地保留于陶瓷基质结构中，这大大改善了陶瓷材料的韧性、耐磨性和高温力学性能。纳米陶瓷材料不仅能在低温条件象金属材料那样可任意弯曲而不产生裂纹，而且能够象金属材料那样进行机械切削加工甚至可以做成陶瓷弹簧。纳米陶瓷材料的这些优良力学性能，使其在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等多方面得到广泛应用并在许多超高温、强腐蚀等苛刻的环境下起着其他材料不可替代的作用。纳米陶瓷在人工关节、人工骨、人工齿以及牙种植体、耳听骨修饰体等人工器官制造及临床应用领域有广阔的应用前景。此外, 纳米陶瓷的高磁化率、高矫顽率、低饱和磁矩、低磁耗, 特别是光吸收效应都将成为材料开拓应用的新领域，是当今材料科学研究的热点。 1.陶瓷的发展历程 中国的陶器可追溯到9000年前，瓷器也早在4000年前出现。最初利用火煅
粉体表面改性
粉体表面改性学习报告 前言：粉体是无数个细小固体粒子集合体的总称。根据固体粒子的尺寸不同可以将固体粒子分为颗粒、微米颗粒、亚微米颗粒、超微颗粒、纳米颗粒。通常粉体是尺度界于10-9m到10-3m范围的颗粒。随着颗粒尺寸的减小相应的各种性质也随着尺寸的改变而改变。 因此小尺寸颗粒有如下几个特征： 1．比表面积增大促进溶解性和物质活性的提高，易于反应处理。 2．颗粒状态易于流动，具有与液体相类似的流动性。 3．实现分散、混合、均质化控制材料的组成与构造。 4．易于成分分离，有效地从天然资源或废弃物中分离有用成分。 5. 由于比表面积大，因此粉体粒子容易聚集，吸附。 6. 具有与气体相类似的压缩性，具有固体的抗变形能力。 因此，利用这些特点，对矿物粉体进行表面改性，然后运用于农业、化工、造纸、塑料、橡胶、涂料等产品中。特别是经过改性的矿物粉体用于有机物填料不仅可以降低材料的成本，而且还可以改善材料的各方面性能。常用的矿物填料有碳酸钙、云母、硅灰石、滑石、高岭土、等因为具有独特的物理化学性质，能改善聚合物的物理性能、力学性能、加工性能和热性能，在聚合物中的应用发展很快。无机填料在聚合物中的作用，概括起来就是增量、增强和赋予新功能，但是由于无机填料与高聚物的相容性差，如果直接添加，会造成分散不均，甚至引起应力集中，降低材料的力学性能，这些弊端不但限制了填料在聚合物中的添加量，而且还严重影响制品性能，所以通过对无机填料进行表面改性，改变了无机填料原有的表面性质，改善无机填料与聚合物的亲合性，相容性，以及加工的流动性，分散性，还可以提高填料与聚合物相界面之间的结合力，使聚合物材料的综合性能得到显著提高，从而使非功能的无机填料转变为功能无机填料。近年来，随着聚合物的迅猛发展无机填料的表面改性也受到了前所未有的关注。 一、无机粉体表面改性机理 由于无机矿物材料是极性或强极性的亲水旷物，而有机高聚物基质具有非极性的疏水表面，彼此相容性差，通常无机矿物材料难以在有机基体中均匀分散，因此如果过多地或者直接将无机矿物材料填充到有机基体中，容易导致复合材料的某些力学性能下降甚至出现脆化等问题。无机粉体表面改性是利用粉体表面的活性基团或电性与某些带有两性基团的小分子或高分子化合物( 表面改性剂) 进行复合改性，使其表面性质由疏水性变为亲水性或由亲水性变为疏水性，从而改善粉体粒子表面的浸润性，增强粉体粒子在介质中的界面相容性，使粒子容易分散在水中或有机化合物中。粉体表面改性是材料制备工程的重要手段，也是新材料、新工艺和新产品开发的重要内容，通过粉体表面改性可以提高粉体材料的附加价值、扩大产品的用途并且开发新的产品。如滑石粉可作为塑料填料，提高塑料制品的电绝缘性、抗酸性耐火性等; 云母可作为塑料增强填料，提高塑料制品的弯曲弹性模量和拉伸弹性模量;高岭土具有优良的电绝缘性能和一定的阻燃作用，可作为聚氯乙烯等聚烯烃绝缘电线包皮; 石英对热塑性树脂和热固性树脂具有较高的补强作用，并且能提高制品的刚硬度，对提高塑料制品的电绝缘性也能起一定的作用; 金红石型二氧化钛作为塑料填料可增大光的反射率，起到光屏蔽剂的作用。赤泥、粉煤灰均为塑料填料，既可消除污染，又可降低成本。目前无机粉体表面改性技术在保证改性效果的前提下力求降低成本，并根据无机粉体的具体情况，如粒度大小、颗粒分布、表面极性、浸润性、电性、酸碱性以及应用目的和要求等来选择适当的表面改性剂和相应的改性工艺。由于无机粉体种类的多样性以及表面改性剂的不断更新，无机粉体改性的方法很多。根据表面改性剂和粉体粒子之间有没有发生化学反应，可以将无
无机粉体的硅烷偶联剂改性
无机粉体的硅烷偶联剂改性 硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物，其通式为RSiX3，式中R代表与聚合物分子有亲和力或反应能力的活性官能团，如氧基、硫基、乙烯基、环氧基、酰胺基、氨丙基等；X代表能够水解的烷氧基，如卤素、烷氧基、酰氧基等。 在进行偶联时，首先X基与水形成硅醇，然后与无机粉体颗粒表面上的羟基反应，形成氢键并缩合成-SiO-M共价键（M表示无机粉体颗粒表面）。同时，硅烷各分子的硅醇又相互缔合齐聚形成网状结构的膜覆盖在粉体颗粒表面，使无机粉体表面有机化。 1、硅烷偶联剂种类及适用对象 （1）硅烷偶联剂种类 根据分子结构中R基的不同，硅烷偶联剂可分为氨基硅烷、环氧基硅烷、硫基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、乙烯基硅烷、脲基硅烷以及异氰酸酯基硅烷等。 （2）硅烷偶联剂适用对象 硅烷偶联剂可用于许多无机粉体，如填料或颜料的表面处理，其中对含硅酸成分较多的石英粉、玻璃纤维、白炭黑等效果最好，对高岭土、水合氧化铝、氧化镁等效果也比较好，对不含游离酸的钛酸钙效果欠佳。 （3）硅微偶联剂选择 选择硅烷偶联剂对无机粉体进行表面改性处理时，一定要考虑聚合物基料的种类，也即一定要根据表面改性后无机粉体的应用对象和目的来仔细选择硅烷偶联剂。
2、硅烷偶联剂使用方法及用量 （1）硅烷偶联剂使用方法： 应用硅烷偶联剂的方法有两种： 一种是将硅烷配成水溶液，用它处理无机粉体后再与有机高聚物或树脂基料混合，即预处理方法，该方法表面改性处理效果好，是常用的表面改性方法。 另一种方法是将硅烷与无机粉体（如填料或颜料）及有机高聚物基料混合，即迁移法。 多数硅烷偶联剂在使用之前要配成水溶液，即使其预先水解。水解时间依硅烷偶联剂的品种和溶液的pH值不同而异，从几分钟到几十分钟不等。配置时水溶液的pH值一般控制在3-5之间，pH值高于5或低于3将会促进聚合物的生成。因此，已配置好的、已水解的硅烷偶联剂不能放置太久，否则会自行缩聚而失效。 （2）硅烷偶联剂用量计算： 硅烷偶联剂用量与偶联剂的品种及填料的比面积有关，假设为单分子层吸附，可按下式进行计算： 硅烷偶联剂用量=（填料质量×填料比表面积）/硅烷偶联剂最小包覆面积 硅烷偶联剂最小包覆面积以硅烷偶联剂的品种不同而异。一般来说，实际用量要小于用上述公式计算的用量。当不知道无机粉体的比表面积数据或硅烷偶联剂的最小包覆面积时，可将硅烷偶联剂用量选定为无机粉体质量的0.10%-1.5%。 大多数硅烷偶联剂既可以用于干法表面改性，也可以用于湿法表面改性。
最新常用无机粉体材料种类及作用
常用无机粉体材料种类及作用 目前，在中国每年至少有400万吨的无机粉体材料作为原料的一部分被用于塑料制品的生产。用无机粉体材料替代部分石油产品，一方面，每年可以节约数百万吨石油；另一方面，对于所生成的塑料制品而言，不但有利于降低原材料成本，而且可以使填充塑料材料的某些性能按照预定的方向得到改善，从而提高塑料制品的巿场竞争力。 常用无机粉体材料种类及作用 据统计，中国500余家碳酸钙厂家生产的约500万吨产品中，有一半是销往塑料行业的。此外，滑石粉、煅烧高岭土、硅灰石粉等多种无机粉体材料也被广泛应用，有的甚至成为功能性塑料材料不可缺少的组成部分。 碳酸钙 碳酸钙是塑料加工时用得最广、用量最大的无机粉体填料。据中国无机盐工业协会钙镁分会统计，每年用于塑料填充的碳酸钙总量在二百多万吨，是各种用途中所占份额最大的，约50%左右。 根据加工方法不同，碳酸钙分为轻质和重质两种。轻质碳酸钙（简称轻钙）是由石灰石经煅烧、消化、碳化而成的，其间经历了化学反应，而重质碳酸钙是经研磨（干法或湿法）而成的，只有粒径大小的变化而无化学反应过程。目前在塑料薄膜中使用的碳酸钙都是1250目的重质碳酸钙，已大量用于PE包装袋的生产，在农用地膜中因透光性受到影响，虽然可以使用，但添加量较小。 1）重钙的细度对PE薄膜力学性能的影响十分明显，见表1。 表1 重质细度对PE薄膜力学性能的影响 2）碳酸钙粒子的分散对PE薄膜的性能具有决定性作用 PE薄膜生产企业对重钙的添加量十分关心，希望添加量越多越好，但同时力学性能、耐老化性能、透光性都不要受到过大的影响。特别是在农用地膜中到底能够使用多少碳酸钙是非常值得努力探讨的问题。宝鸡云鹏塑料科技有限公司对此进行了有益的探索，并取得喜人的
有机_无机纳米复合材料的研究进展
有机/无机纳米复合材料的研究进展Ξ 石智强,刘晓蕾,刘孝波 (中国科学院成都有机化学研究所,四川成都 610041) 摘要:有机/无机纳米复合材料以其优异的性能越来越受到人们的关注。本文分析总结了有机/无机纳米复合材料的制备方法、性能及其应用,着重介绍了溶胶-凝胶法和原位聚合法。参考文献28篇。 关 键 词:有机/无机;纳米复合材料;溶胶-凝胶法;原位聚合法;性能;应用;综述 中图分类号:TF123文献标识码:A文章编号:100521511(2004)0320251204 Progress on Organic/I norganic N anocomposite Materials SHI Zhi2qiang, LI U X iao2lei, LI U X iao2bo (Chengdu Institute of Organic Chemistry,Chinese Academy of Sciences,Chengdu610041,China) Abstract:Organic/inorganic nanocom posites have attracted m ore and m ore attention because of excellent properties.Their preparation methods focused on s ol2gel process and in2situ polymerization method,the properties and application were reviewed with28references. K eyw ords:organic/inorganic;nanocom posite;s ol2gel process;in2situ;properties;application;review 纳米材料科学是一门新兴的并正在迅速发展的科学,成为近些年来材料科学研究的热点之一,被誉为“21世纪最有前途的材料”[1,2]。 早在1959年,著名的物理学家Richard Feyna2 man[3]在美国物理学年会中的讲演中首次提出了“What w ould happen if we could arrange the atoms one by one the way we want them?”的思想,日本科学家K ubo早在1962年就对纳米粒子的量子尺寸效应进行了理论研究。而日本名古屋大学上田良二教授则定义纳米粒子是用透射电镜TE M能看到的微粒。但直至80年代中期,随着物理学发展的完善和实验观测技术的进步,纳米材料科学才得到迅速发展。 所谓纳米复合材料是指分散相尺度至少有一维小于100纳米的复合材料。由于纳米尺度效应、大的比表面积以及强的界面相互作用和独特的物理化学性质,使聚合物/纳米复合材料的性能优于相同组分常规复合材料的物理化学性能,并可制得各种功能复合材料,如磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性等复合材料。因此将纳米粒子用于制备功能材料的前景十分光明[4～6]。三大材料(金属、陶瓷、聚合物)都可自身或相互形成一系列性能优异的纳米材料。对金属及陶瓷纳米材料的研究与开发已有20年的历史,并取得了长足的进展,相比之下聚合物基纳米复合材料的研究则起步较晚。但近几年发展则相当迅速[7],纳米复合材料分类如Scheme1。 1 纳米材料的结构特征及其表面处理 1.1 纳米材料的结构特征 目前关于纳米材料的结构特征[8]主要有两类看法:第一类认为纳米粒子具有壳层结构[9],粒子的表面层原子占很大比例,并且是无序的类气态结构,而粒子的内部则存在有序-无序结构。它既不同于长程有序的晶态,也不是短程有序,而是处于一种无序程度更高的状态[10]。第二类认为 — 1 5 2 — 合成化学 Chinese Journal of Synthetic Chemistry Ξ收稿日期:2003201230;修订日期:2003207223 基金项目:中国科学院“百人计划”资助项目;四川省杰出青年基金资助课题 作者简介:石智强(1979-),男,汉族,山东泰安人,在读硕士,主要从事有机/无机复合材料的研究。 通讯联系人:刘孝波,T el:028*********
新型无机材料
第一部分 1．Sol-Gel(水解聚合)法制备材料的工艺过程 答：它包括以下过程：（1）均相溶液的制备；（2）溶胶的形成；（3）凝胶化过程；（4）凝胶的干燥；（5）干凝胶的热处理； 具体工艺流程如下： 2．Sol-Gel技术的特点和优势 答：Sol-Gel法的实质是采用介观层次上性能受到控制的源物质(Sol)取代传统工艺中的生原料，可在材料制备的初期就对其化学状态、几何构型、粒级和均匀性等进行控制。它具有下列特点和优势： （1）合成温度低（比传统方法低400～500℃，可制难熔、高温易解、高温陶瓷）（2）制品形式多样：纤维、薄膜、多孔陶瓷分离膜、纳米复合材料；超微粉体、气凝胶；致密（多孔）陶瓷/玻璃、高分子复合陶瓷/玻璃。 （3）特别适于薄膜和纤维制备； （4）在制备复合材料、特别是纳米复合材料方面具有独到的优势；（5）设备简单，工艺灵活，制品纯度高。 3．低温等离子体有哪些类型？热等离子体、冷等离子体、低压等离子体、高压等离子 体、平衡等离子体和非平衡等离子体之间是什么关系？ 答：分为低温等离子体和高温等离子体。而前者又包括以下两类：平衡等离子体＝高压等离子体＝热等离子体 非平衡等离子体＝低压等离子体＝冷等离子体 4．激光的主要特点 答：1）单向性：方向完全一致的轴向光 2）单色性：频率只对应ν21＝(E2-E1)/h 3）超高光强：能在几微米至几十微米直径范围内，产生几万乃至几百万度高温 第二部分
1．何为超微粉、表面效应、小尺寸效应？ 答：1）超微粉：超微粒子的粒径介于原子团簇(＜1nm)和机械粉碎极限粒径(～1μm)之间，是纳米粒子(1～100nm)和亚微米粒子(0.1～1μm)的统称，其集合体即为超微粉体，包括纳米粉和亚微米粉。 2）表面效应：表面原子的特性与内部原子炯异,普通粉体由于比表面小,表面原子所占比例和其对粉体物性的影响均可忽略不计; 但粉体超微化至纳米尺度后,表面原子所占比例急上升（见下图）,从而使物性发生巨大变化,此即表面效应。 3）小尺寸效应： 答：纳米粉的尺寸与光波和电磁波的波长同量级，使其对光波和电磁波的吸收增强，反射性大大减弱。同时粒径的减小，还会使粒子的电子能级或能带结构发生变化。按金属粒子导电电子数(N)与能级间距(δ)间的久保关系： 对于普通粉体，N→∞, δ→0；而纳米粒子的N为有限数值，由此产生的能级分裂和能隙增大将使纳米粉的光、热、电、磁等物理性质发生显著变化，此即小尺寸效应。 2．与同质普通材料相比，超微粉的物性主要发生了哪些显著变化？答：（1）熔点、烧结和晶化温度降低 （2）磁性能增强 （3）对光和电磁波的宽频带强吸收
无机纳米材料表面改性的研究进展
无机纳米材料表面改性的研究进展 姓名：孙震 学号：9901090094 班级：粉冶工程试验班0901
无机纳米材料表面改性的研究进展 摘要：团聚是纳米粉体材料中首先要解决的问题，而表面改性是有效解决此问题的一种方法。本文介绍了纳米表面改性材料的一些基本方法，并介绍了国内外改性材料的一些实例，并对表面改性的前景作出了展望。 纳米粉体是指线度处于1~100nm之间的粒子聚合体, 包括金属、金属氧化物、非金属氧化物和其他各种各类的化合物。与普通纳米粉体相比, 纳米粉体的特异结构使其具有小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应及宏观量子隧道效应, 因而在催化、磁性材料、医学、生物工程、精细陶瓷、化妆品等众多领域显示出广泛的应用前景, 被誉为面向21世纪的高功能材料, 成为各国竞相开发的热点。近年来随着粉体制备技术的发展, 人们已经成功制备出各种纳米粉体, 制备方法多种多样, 如化学气相沉积法、等离子体法、物理气相沉积法、沉淀法、微乳液法、溶胶一凝胶法、高能球磨法等, 并且许多己经实现了工业化。我国现在已能生产铁、钻、镍、镁、银、铜、铝等金属纳米粉, 二氧化硅、二氧化铁、二氧化错、三氧化二铝、氧化钙、氧化锌等氧化物粉末, 以及碳化硅、氮化硅等陶瓷粉末川。但制备出纳米粉体还只是第一步, 最艰巨的一步是针对不同使用介质、不同使用场合的表面改性和处理。因为纳米粉体粒径小、比表面积和表面能极大极易团聚而不能发挥纳米粉体的优异特性, 纳米粉体团聚已经给粉体技术及相关工业领 域带来了很大的麻烦, 是其应用中首要解决的问题川。另 外, 纳米粉体与介质的不相容性导致界面出现空隙, 存在相分离现象, 所以必须对纳米粉体进行表面处理。 1纳米粉体团聚的原因 由于纳米粒子所具有的特殊的表面结构, 所以在粒子间存在着有别于常规粒子(颗粒)间的作用能，即纳米作用能(F n )。定性地讲, 这种纳米作用能就是纳米粒子的表面因缺少邻近配位的原子, 具有很高的活性, 而使纳米粒子彼此团聚的内在属性, 其物理意义应是单位比表面积纳米粒子具有的吸附力。它是纳米粒子几个方面吸附的总和: 纳米粒子间氢键、静电作用产生的吸附; 纳米粒子间