첫째, 핵심 메커니즘: 분자 작용에서 거시적 분산까지

1. 표면 에너지와 중력을 줄입니다.

미변형 분말의 표면은 일반적으로 수산화기(hydroxyl group)와 같은 극성 작용기가 풍부하여 입자 간에 수소 결합이나 정전기적 흡착을 쉽게 형성할 수 있습니다. 예를 들어, 나노 지르코니아 분말은 표면의 조밀한 수산화기 때문에 응집 강도가 수백 메가파스칼에 달할 수 있습니다. 실란 커플링제(일반식 RnSiX(4-n))의 알콕시기가 분말 표면의 수산화기와 반응하면 극성 표면이 유기기로 덮인 비극성 표면으로 변환됩니다. 접촉각은 친수성 0°에서 소수성 114° 이상으로 증가하고 표면 에너지는 60% 이상 감소합니다. 티타늄 에스테르 커플링제는 티타늄-산소 결합을 통해 분말 표면을 고정하고, 긴 탄소 사슬은 입체 장애를 제공하여 폴리프로필렌에 분산된 탄산칼슘 입자의 크기를 50μm에서 2μm로 줄입니다.

2. 공간적 장애물 차단벽을 설치하십시오.

물리적 코팅 개질은 고분자 사슬을 통해 입자 표면에 탄성 껍질을 형성하여 입자가 접근할 때 엔트로피 반발력을 발생시킵니다. 예를 들어, 폴리아크릴산으로 코팅된 MoO3 층은 지르코니아 입자 사이의 최소 거리를 5nm에서 20nm로 증가시켜 응집을 효과적으로 방지할 수 있습니다. 침전 반응 개질은 무기 코팅(예: 알루미늄2오세 , 이산화규소(SiO2) 이산화티타늄은 입자 표면에 코팅되며, 코팅 두께(일반적으로 5~50nm)를 조절하여 분산도를 조절합니다. 이 방법을 통해 코팅 내 이산화티타늄의 피복력이 30% 증가합니다.

3. 표면 전하 및 제타 전위 조절

계면활성제는 작용기를 해리시켜 입자 표면에 이중층을 형성함으로써 제타 전위의 절대값을 증가시킵니다. 예를 들어, 스테아르산나트륨으로 개질된 탄산칼슘은 제타 전위를 14.1mV에서 30.2mV로 증가시켰고, 정전기적 반발력으로 인해 현탁액의 안정성이 24시간 이상 유지되었습니다. 복합 개질(예: 알루미늄 에스테르 + SDS)은 전하 효과와 입체 장애 효과를 시너지 효과적으로 강화하여 탄화규소 분말의 제타 전위를 30.5mV에서 60mV로 증가시켰고, 슬러리의 고형분 함량이 57%(부피 분율)에 도달하더라도 낮은 점도를 유지했습니다.

둘째, 핵심 기술 발전 경로 및 대표적인 응용 분야

1. 화학적 변형: 결합제의 "분자 가교" 효과

실란 커플링제: 실리콘/하이드록실기를 함유하는 분말(석영, 카올린)에 적합하며, 아미노기 및 에폭시기와 같은 작용기를 통해 수지와 반응합니다. 예를 들어, KH-550으로 처리된 실리콘 미세 분말은 85℃/85% RH 환경에서 에폭시 실란트의 절연 성능을 95% 이상의 유지율로 유지할 수 있습니다.
티타늄 에스테르 커플링제: 탄산칼슘, 활석 분말 등의 경우, 모노알콕시형은 PP 복합재료의 충격 강도를 45kJ/m²까지 향상시킬 수 있으며, 피로인산염형은 수분 함량이 0.5% 이상인 분말에 적합합니다.
알루미늄 에스테르 커플링제: 가격은 티타늄 에스테르의 50%에 불과하고, 열 안정성은 20℃ 향상되었으며, 개질된 PVC/탄산칼슘 시스템의 노치 충격 강도는 8kJ/m²입니다.

2. 물리적 변형: 캡슐화 및 기계화학적 처리
폴리머 코팅: 탄산칼슘을 폴리비닐아세테이트로 현장 중합 개질하면 PVC 복합재료의 용융 점도를 40% 감소시키고 가공 유동성을 향상시킬 수 있습니다.
기계화학적 개질: 고에너지 볼 밀링을 통해 입자의 표면 격자가 변형되어 활성 부위가 증가하고 스테아르산과의 반응 효율이 두 배로 높아집니다. 개질 시간은 2시간에서 30분으로 단축됩니다.

3. 복합재료 변형: 시너지 효과를 통한 향상 전략
스테아르산 티타네이트(비율 1:3)의 복합 개질을 이용하여 중질 탄산칼슘을 처리한 결과, 활성화도는 99.4%에 달하고 오일 흡수율은 0.267g/g으로 감소하였다. PP 내 충전량은 기계적 특성 저하 없이 최대 30%까지 가능하다. 살리실산과 아크릴아미드를 결합하여 탄화규소를 개질하고, 등전점을 pH 12.5로 조정하여 알칼리성 매체에서 안정적인 분산을 얻었다.

제삼 효과 검증 및 프로세스 최적화

1. 핵심 평가 지표

접촉각 및 활성화 지수: 개질 후 분말의 접촉각은 90° 이상(소수성)이며, 활성화 지수가 1에 가까우면 완전한 코팅이 이루어졌음을 나타냅니다. 예를 들어, 알루미늄 에스테르로 개질된 탄산칼슘은 접촉각이 136.3°이고 활성화 지수가 100%입니다.

입자 크기 및 제타 전위: 레이저 입자 크기 분석기는 D50 값이 30%~70% 감소함을 보여주며, 제타 전위 절대값이 30mV보다 크면 분산이 양호함을 나타냅니다.
적용 성능 상관관계: 코팅의 침전량 감소(예: 4.1mL/g에서 1.0mL/g으로 감소) 및 복합 재료의 충격 강도 향상(예: PP/탄산칼슘 시스템에서 41.97% 증가)으로 나타났습니다.

2. 과정의 주요 사항

개질제 투입량: 초미세 분말(입자 크기 < 5 μm)의 경우 2%~3%, 일반 분말의 경우 0.3%~1.5%. 예를 들어, 나노 산화아연에 실란 커플링제를 사용할 경우 표면의 수산화기를 완전히 코팅하려면 2.5%의 투입량이 필요합니다.

장비 선택: 고속 믹서(속도 1000~3000rpm)는 건식 개질에 적합하며, 볼밀 또는 샌드밀은 습식 개질에 사용됩니다. 공기 흐름 파쇄 및 개질 통합 장비를 사용하면 배출량을 최대 170%까지 증가시킬 수 있습니다.

위성 나노 당사는 중국 최고의 나노 분말 및 마이크로 분말 공급업체로서 산화물 분말을 제공합니다. 표면 개조 변경 관련 문의 사항이 있으시면 이메일로 문의해 주십시오. admin@satnano.com