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纳米氧化锌是一种重要的多功能精细无机产品,大量用于橡胶、涂料、催化、气敏器件和压敏电阻器件等重要的工业领域。但是,纳米氧化锌在作为无机添加剂使用时,存在一些问题:如易团聚、难分散、与聚合物相容性差等,直接影响其实际功效的发挥。对其进行表面改性可以有效解决这些问题。改性的方法有很多,其中气流粉碎—表面改性一体化工艺是在超细粉碎的同时,对纳米氧化锌颗粒进行表面改性。该工艺把超细粉碎和表面改性两种单元操作结合在一起,具有成本低,操作方便,粒度可控,生产效率高等优点,还可以省去能耗较高的干燥设备,具有广阔的工业化应用前景。因而本文采用气流粉碎—表面改性一体化工艺,分别以硬脂酸和二甲基二乙氧基硅烷为改性剂,对纳米氧化锌进行表面改性研究,并将改性纳米氧化锌作为硫化活性剂应用在橡胶中,考察了其对橡胶硫化性能和力学性能的影响。本论文主要完成以下方面的工作:(1)采用干混—粉碎改性工艺,分别以硬脂酸和二甲基二乙氧基硅烷为改性剂,将纳米氧化锌与改性剂在高混机中混合均匀以后,在流化床气流粉碎机中完成纳米氧化锌的超细粉碎和表面改性。采用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、X-射线粉末衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TG)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和激光粒度分析仪等多种分析手段对改性纳米氧化锌微粒的结构和性能进行了表征。结果表明:硬脂酸分子化学吸附在氧化锌颗粒表面,二甲基二乙氧基硅烷包覆在氧化锌颗粒表面,改性纳米氧化锌颗粒团聚性降低,二次粒径明显减小,颗粒表面亲油疏水,在有机溶剂中有良好的分散性。(2)分别以甲醇、乙醇和乙二醇为助磨剂,研究有机溶剂对纳米氧化锌粉体的助磨效应。采用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和激光粒度分析仪等多种分析手段对粉碎纳米氧化锌进行结构和性能表征。结果表明,有机醇与氧化锌颗粒表面的羟基发生烷氧基化反应,提高了纳米氧化锌粉体的流动性,提高了粉碎效率。(3)采用气流粉碎改性工艺,以硬脂酸为改性剂,利用改性剂添加装置,将改性剂直接添加到气流粉碎机中,并经压缩空气雾化成微小液滴,与粉碎的纳米氧化锌颗粒接触、反应,实现纳米氧化锌粉体的表面改性。采用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、X-射线粉末衍射(XRD)、热重分析(TG)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和激光粒度分析仪等多种分析手段对改性纳米氧化锌微粒的结构和性能进行了表征。结果表明:改性纳米氧化锌颗粒团聚性降低,二次粒径明显减小,颗粒表面亲油疏水,在有机溶剂中有良好的分散性。(4)将两种一体化工艺生产的改性纳米氧化锌粉体应用在橡胶中,研究其实际应用效果。结果表明:改性纳米氧化锌能够较好地提高橡胶的硫化性能和力学性能。