超細(xì)鋯粉表面涂層處理方法

　　超細(xì)鋯粉通常指微米或納米粒度的顆粒。與塊狀常規(guī)材料相比，它具有更大比表面積、表面活性和更高的表面能，從而顯示出優(yōu)異的光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)和催化性能。超細(xì)鋯粉作為一種功能材料，近年來得到了廣泛的研究，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

　　然而，由于超細(xì)鋯粉獨(dú)特的團(tuán)聚和分散問題，使其失去了許多優(yōu)異的性能，嚴(yán)重制約了超細(xì)粉體的工業(yè)應(yīng)用。因此，如何避免超細(xì)粉體團(tuán)聚失效成為超細(xì)粉體開發(fā)應(yīng)用的難題。通過在超細(xì)粉體表面進(jìn)行一定程度的包覆，顆粒表面可以獲得新的物理、化學(xué)等新功能，從而大大提高顆粒的分散性及其與其他物質(zhì)的相容性。表面包覆技術(shù)有效解決了超細(xì)粉體團(tuán)聚問題。

　　超細(xì)鋯粉末表面涂層的機(jī)理

　　涂層機(jī)理仍在研究中，尚未有定論。主要觀點(diǎn)如下：

　　1.庫侖靜電吸引機(jī)制。根據(jù)這種觀點(diǎn)，涂層劑具有與基質(zhì)表面相反的電荷，涂層劑顆粒通過庫侖引力被吸附到涂層顆粒的表面。

　　2.化學(xué)鍵機(jī)制。通過化學(xué)反應(yīng)，在基材和涂層之間形成牢固的化學(xué)鍵，從而形成均勻致密的涂層。

　　3.過飽和機(jī)制。從結(jié)晶學(xué)的角度來看，這種機(jī)制認(rèn)為，在一定的pH值下，當(dāng)異質(zhì)物質(zhì)存在時(shí)，如果溶液超過其過飽和狀態(tài)，就會(huì)立即產(chǎn)生大量的晶核，并沉積在異質(zhì)粒子表面形成包覆層。

　　一種超細(xì)粉鋯體表面包覆的方法

　　1.機(jī)械混合法。利用擠壓、沖擊、剪切、摩擦等機(jī)械力將改性劑均勻分布在粉末顆粒的外表面，使各種成分相互滲透擴(kuò)散形成涂層。目前主要應(yīng)用有球磨法、攪拌研磨法和高速氣流沖擊法。該方法處理時(shí)間短，反應(yīng)過程易于控制，可連續(xù)批量生產(chǎn)，各種樹脂、石蠟物質(zhì)和流動(dòng)性改性劑對粉末顆粒的包覆效果良好。然而，這種方法僅用于微米級(jí)粉末的涂覆，并且要求粉末具有單一分散性。

　　2.固相反應(yīng)法。將幾種金屬鹽或金屬氧化物按配方充分混合、研磨、煅燒，通過固相反應(yīng)直接得到超細(xì)涂料粉末。

　　3.水熱法。在高溫高壓的封閉體系中，以水為介質(zhì)，可以獲得常壓下無法獲得的特殊物理化學(xué)環(huán)境，使反應(yīng)前驅(qū)體充分溶解，達(dá)到一定的過飽和程度，從而形成生長元素，然后成核結(jié)晶，制備復(fù)合粉體。水熱法的優(yōu)點(diǎn)是：合成的核殼納米粉體純度高，粒徑分布窄，顆粒組成和形貌可控，顆粒發(fā)育完全，團(tuán)聚程度輕，制備的產(chǎn)品殼致密均勻，制備的納米粉體不需要后期晶化熱處理。

      4.溶膠-凝膠法。首先將改性劑前驅(qū)體溶于水(或有機(jī)溶劑)中形成均勻溶液，溶質(zhì)與溶劑發(fā)生水解或醇解反應(yīng)，得到改性劑(或其前驅(qū)體)溶膠；然后將預(yù)處理后的包覆顆粒與溶膠混合均勻，使顆粒均勻分散在溶膠中，處理后溶膠轉(zhuǎn)變?yōu)槟z，將外表面包覆有改性劑的粉末高溫煅燒，實(shí)現(xiàn)粉末的表面改性。溶膠-凝膠法制備的備包覆復(fù)合顆粒具有純度高、化學(xué)均勻性好、顆粒細(xì)小、粒徑分布窄等優(yōu)點(diǎn)。此外，該技術(shù)易于操作和設(shè)置備，可用于在較低溫度下制備備的各種功能材料。它在磁性復(fù)合材料、發(fā)光復(fù)合材料、催化復(fù)合材料和傳感器備，等方面得到了很好的應(yīng)用。