摘要：改性会议：2025年功能粉体表面改性技术应用创新发展大会将于11月8日在南京召开，报名请关注V信公众号《粉体技术网》，涉及非金属矿粉体企业：碳酸钙、方解石粉、硅微粉、滑石、重晶石、硫酸钡、硅灰石、高岭土、膨润土、云母、硅藻土、凹凸棒石、海泡石、电气石粉等；功能

改性会议：2025年功能粉体表面改性技术应用创新发展大会将于11月8日在南京召开，报名请关注V信公众号《粉体技术网》，涉及非金属矿粉体企业：碳酸钙、方解石粉、硅微粉、滑石、重晶石、硫酸钡、硅灰石、高岭土、膨润土、云母、硅藻土、凹凸棒石、海泡石、电气石粉等；功能性粉体企业：氢氧化镁、氢氧化铝、氧化铝、钛白粉、白炭黑、氧化铁红、珠光云母、导热填料、氧化锌、勃姆石、粉煤灰、碳化硅、玻璃微珠、铝粉、铜粉、纳米粉体等；硬脂酸、偶联剂等药剂和改性设备企业；塑料、橡胶、涂料等粉体材料下游应用企业。

纳米氧化锌是一种新型的功能精细无机化工材料，由于其粒子尺寸小、比表面积大，在化学、光学、生物和电学等方面具有独特的物理化学性能，广泛应用于抗菌添加剂、催化剂、橡胶、染料、油墨、涂料、玻璃、压电陶瓷、光电子以及日用化工等领域，开发利用前景广阔。

但由于纳米氧化锌具有比表面积大和比表面能大等特点，表面极性较强，自身易团聚；在有机介质中不易均匀分散，这就极大地限制了其纳米效应的发挥。因此，对纳米氧化锌粉体进行分散和表面改性成为纳米材料在基体中应用前必要的处理手段。

1、表面活性剂改性

表面活性剂改性是指通过静电作用让表面活性剂在纳米材料表面形成有机包覆，进而提升其对于有机基体的相容性。

A.E.Saeed等人使用SDS、HY、CTAB和TX-100四种表面活性剂分别分散纳米氧化锌颗粒并将其沉积到棉纤维上，随后对负载纳米氧化锌的棉纤维的耐清洗能力和抗菌性能进行了研究。结果表明，表面活性剂的使用降低了沉积在棉纤维上的纳米氧化锌的颗粒尺寸，并明显减少了10次洗涤后纳米氧化锌在水溶液中的浸出损失。同时研究还发现，SDS和HY处理后复合材料的抗菌率相较于未添加表面活性剂时有了明显的提高。

表面活性剂改性虽然工艺简便，但改性效果一般较差，很难在纳米材料表面形成稳定牢固的包覆。

2、机械化学改性

机械化学改性利用机械力的作用使纳米材料的物理化学性质发生变化，从而增强其与其他物质的亲和力和反应活性。

G.X.Du等人利用湿法研磨工艺对纳米氧化锌粉末进行机械化学改性，并对研磨后氧化锌颗粒的性能变化进行了研究。结果表明，研磨过程中部分机械能转化为纳米氧化锌的表面能，使纳米材料的表面得到了激活。同时该过程还降低了Zn和O原子之间的结合能，使纳米氧化锌表面形成了更多的缔合羟基。

但机械化学改性所需要花费的时间通常较长，且其对纳米材料的改性效果普遍较差。

3、高能改性

高能改性是利用等离子体或辐照处理使有机化合物单体聚合并包覆在纳米材料表面的一种改性方法。

S.Ma等人使用Ar-H交流电弧等离子体对纳米氧化锌进行改性，之后在水介质中测试了改性和未改性纳米氧化锌对罗丹明B的光催化降解能力。结果表明，经过等离子体处理120min后，氧化锌对罗丹明B的光催化降解速率提升了约20倍。经过五次循环催化实验后，改性氧化锌仍表现出良好的光催化活性。

高能改性的效果通常要好于前两种方法，但其具有耗能高、技术难度大等缺点。

4、酯化法改性

酯化法是利用高级脂肪酸或不饱和有机酸等改性剂中的羧酸基团与纳米材料表面的羟基发生酯化反应，从而实现表面改性的一种方法。

F.Z.Benabid等人使用硬脂酸对纳米氧化锌进行改性，之后将改性和未改性的纳米氧化锌分别加入到HDPE当中，并对两种纳米复合材料的表面形貌和导电性能进行了研究。结果表明，改性后的纳米氧化锌在HDPE中具有更好的分散效果，并且硬脂酸改性还能有效减少纳米氧化锌的加入对于复合材料电导率的影响。

酯化法过程简便，但其改性效果欠佳，通常需要和偶联剂法配合使用。

5、聚合物接枝法

聚合物接枝法是一种先将聚合物单体接枝到纳米材料表面，再引发聚合反应增长碳链，最后让聚合物包覆整个纳米材料的改性方法。

徐玉东等人以偶氮二异丁腈为引发剂，让甲基丙烯酸锌和甲基丙烯酰胺发生聚合反应。先在纳米氧化锌表面生成低聚物配体，之后再进一步聚合生成内表面为聚甲基丙酸酯，外表面为聚甲基丙烯酰胺的壳状结构，随后对这种具有核-壳结构的改性纳米氧化锌量子点的分散性能、发光性能和细胞毒性进行了测试。结果表明，合成的纳米氧化锌量子点在水溶液中分散良好并且能够实现正常发光。其对生物细胞无毒害作用，是一种安全、高效的生物荧光探针。

聚合物接枝法操作复杂，改性效果受多种因素的影响，难以得到广泛应用。

6、偶联剂改性

偶联剂以硅或金属元素为中心，两侧分别拥有可以连接无机和有机基体的两种性质不同的基团，通过这三部分的共同作用来实现其对纳米材料的化学改性。

J.Wei等人使用APS硅烷偶联剂对纳米氧化锌进行改性，并将改性和未改性的纳米氧化锌分别分散到无水乙醇当中制备印刷油墨作为光伏电池的电子传输层材料，之后对这两种油墨的性能进行了比较。结果表明，改性后纳米氧化锌能够更好地分散在无水乙醇当中，并保持12个月不发生团聚。以其作为原料制备的电子传输层材料具备更高的电子传输效率，能够在更薄的条件下达到器件的性能标准。

H.Yari等人使用带有甘氨酰氧基和氨基官能团的硅烷偶联剂对纳米氧化锌进行化学改性，并将改性和未改性的纳米氧化锌分别加入到环氧涂层中进行抗风化性能测试。结果表明，带有甘氨酰氧基的硅烷偶联剂改性的纳米氧化锌加入的环氧涂层在经过450h加速风化实验后的接触角变化、颜色变化和羰基变化都相对更小，其抗风化性能相较于含有未改性纳米氧化锌的环氧涂层有了明显的提升。

偶联剂法过程简便、改性效果好、成本低，是最具前景的一种改性方法。

对比上述研究中不同的表面改性方法，综合考虑改性效果和难易程度，可以发现酯化法和偶联剂法更适用于纳米材料的表面改性。

资料来源：《张潇轩.纳米ZnO的表面改性及其在抗菌涂料中的应用[D].西安理工大学,2023》，由【粉体技术网】编辑整理，转载请注明出处！

来源：方瓶科学