中國(guó)粉體網(wǎng)訊 有機(jī)無(wú)機(jī)雜化功能粉體是一種通過(guò)化學(xué)或物理方法將有機(jī)組分與無(wú)機(jī)組分在納米或分子尺度上復(fù)合而成的新型材料。
它結(jié)合了無(wú)機(jī)材料（如高強(qiáng)度、高耐熱性、特殊光電性能）和有機(jī)材料（如柔韌性、可加工性、功能可設(shè)計(jì)性）的優(yōu)點(diǎn)，從而產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，獲得單一組分所不具備的優(yōu)異性能。這類(lèi)粉體在高分子材料改性中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。
1、有機(jī)無(wú)機(jī)雜化功能粉體的構(gòu)筑策略
有機(jī)無(wú)機(jī)雜化功能粉體的構(gòu)筑策略本質(zhì)可以理解為多元化的改性技術(shù)，雜化粉體的構(gòu)筑策略主要分為兩類(lèi)：一是通過(guò)強(qiáng)相互作用（共價(jià)鍵、配位鍵）將兩相連接，稱(chēng)為“化學(xué)雜化”；二是通過(guò)弱相互作用（氫鍵、范德華力、靜電作用）結(jié)合，稱(chēng)為“物理雜化”。
表面接枝改性法：這是最常用且高效的化學(xué)雜化方法。首先利用硅烷、鈦酸酯、鋁酸酯等偶聯(lián)劑對(duì)無(wú)機(jī)粉體（如SiO2，TiO2，CaCO3等）進(jìn)行表面處理，使偶聯(lián)劑的一端水解后與無(wú)機(jī)粉體表面的羥基形成共價(jià)鍵，另一端則攜帶可與有機(jī)單體或聚合物反應(yīng)的官能團(tuán)（如雙鍵、氨基、環(huán)氧基），從而實(shí)現(xiàn)有機(jī)分子的共價(jià)接枝。
原位聚合法：將無(wú)機(jī)納米粒子分散在有機(jī)單體中，然后引發(fā)單體聚合。在聚合過(guò)程中，無(wú)機(jī)粒子被原位生成的聚合物包覆或嵌入聚合物網(wǎng)絡(luò)中，形成雜化結(jié)構(gòu)。這種方法能有效防止納米粒子的團(tuán)聚。
溶膠-凝膠法：將有機(jī)前驅(qū)體（如有機(jī)硅烷）與無(wú)機(jī)前驅(qū)體（如正硅酸乙酯）在溶液中共同水解縮合，形成有機(jī)相與無(wú)機(jī)相以化學(xué)鍵結(jié)合的雜化網(wǎng)絡(luò)，再經(jīng)過(guò)干燥、研磨得到粉體。該方法可在溫和條件下進(jìn)行，并能精確控制雜化材料的組成與結(jié)構(gòu)。
2、雜化功能粉體在高分子材料改性中的應(yīng)用
將上述方法制備的雜化功能粉體作為填料添加到高分子基體（如塑料、橡膠、涂料用樹(shù)脂）中，可以顯著提升材料的綜合性能。
力學(xué)性能增強(qiáng)：雜化粉體中的無(wú)機(jī)核心提供剛性和強(qiáng)度，而表面的有機(jī)殼層與高分子基體具有良好的相容性和界面結(jié)合力，能有效傳遞應(yīng)力，避免因界面缺陷導(dǎo)致的應(yīng)力集中。例如，用硅烷偶聯(lián)劑接枝改性后的納米二氧化硅填充環(huán)氧樹(shù)脂，其拉伸強(qiáng)度和沖擊韌性均得到同步提升。
熱穩(wěn)定性與阻燃性：層狀硅酸鹽（如蒙脫土）、碳基材料（如石墨烯）等無(wú)機(jī)納米片與有機(jī)阻燃劑協(xié)同雜化后，能在高分子材料燃燒時(shí)形成致密的炭層，起到隔熱、隔氧的作用，顯著提高材料的阻燃等級(jí)和熱穩(wěn)定性。
抗菌性：將銀、鋅、銅等抗菌金屬離子或氧化物負(fù)載到無(wú)機(jī)載體上，再與有機(jī)相容劑雜化，可制得長(zhǎng)效、安全的抗菌功能粉體，用于制備抗菌塑料、纖維等。
紫外屏蔽性：將納米TiO2、ZnO等紫外線(xiàn)吸收劑與有機(jī)表面處理劑雜化，既能改善其在聚合物中的分散性，又能防止光催化活性對(duì)聚合物的降解，用于生產(chǎn)抗老化農(nóng)膜、戶(hù)外涂料等。
總體來(lái)看，有機(jī)無(wú)機(jī)雜化功能粉體通過(guò)精妙的界面設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)調(diào)控，成功解決了傳統(tǒng)無(wú)機(jī)填料與高分子基體相容性差、易團(tuán)聚的瓶頸問(wèn)題。
10月29-31日，北京粉體技術(shù)協(xié)會(huì)、柏德英思展覽（上海）有限公司、山東中粉會(huì)展服務(wù)有限公司將在上�？鐕�(guó)采購(gòu)會(huì)展中心聯(lián)合主辦“上海國(guó)際非金屬礦工業(yè)展覽會(huì)（SINMMIE2025）”，展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)將同期舉辦“非金屬功能粉體加工與應(yīng)用技術(shù)交流會(huì)”，屆時(shí)將邀請(qǐng)東華大學(xué)孫賓教授作《有機(jī)無(wú)機(jī)雜化功能粉體的構(gòu)筑及其高分子材料改性應(yīng)用》專(zhuān)題報(bào)告，分析無(wú)機(jī)粉體在高分子材料中的改性技術(shù)、應(yīng)用價(jià)值，介紹團(tuán)隊(duì)在阻燃、抗菌等方面取得的研究成果。
專(zhuān)家介紹
孫賓教授、博士生導(dǎo)師、美國(guó)阿克隆大學(xué)博士后、上海市優(yōu)秀技術(shù)帶頭人
研究方向：有機(jī)無(wú)機(jī)雜化功能材料及結(jié)構(gòu)功能一體化纖維材料、多糖基生物醫(yī)用材料、光電分子自組裝及其低維材料。
曾獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)和科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、上海市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)和科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)等8項(xiàng)科技獎(jiǎng)勵(lì)，主持和參與國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目子課題和重點(diǎn)項(xiàng)目、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目等。
綜合參考文獻(xiàn)：
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王琛，等.《高分子材料改性》.中國(guó)輕工業(yè)出版社，2019.
Zhao,J.；et al.Surface Modification of CaCO3 Nanoparticles by Silane Coupling Agents for Improved Interfacial Compatibility in PVC Composites.
Wang,X.；et al.One-Pot Sol–Gel Synthesis of a Phosphorus–Nitrogen–Silicon Containing Hybrid and Its Flame Retardancy Application in Epoxy Resin.
Li, Y.; et al. Improving the Mechanical and Tribological Properties of Epoxy Composites by Incorporating SiO2-Grafted MXene Hybrids.
(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)
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