纳米氢氧化镁表面改性技术研究：优化分散性与增强应用性能

纳米氢氧化镁（nano-Mg(OH)_2）由于其独特的物理化学性质，在阻燃材料、医药、催化剂、吸附剂及复合材料等领域展现出广泛的应用潜力。然而，纳米粒子的团聚问题和与基体材料的界面相容性不佳限制了其性能的充分发挥。因此，表面改性成为提高纳米氢氧化镁应用性能的关键技术之一。以下是对纳米氢氧化镁表面改性研究的几个重要方面：

改性目的

1. 提高分散性：通过改性减少颗粒间的范德华力，防止团聚，使其在各种介质中（如聚合物基体）分散更均匀。
2. 增强界面相容性：改善纳米粒子与基材之间的粘结力，提高复合材料的综合性能。
3. 功能性增强：赋予纳米氢氧化镁新的功能特性，如改善阻燃性能、提高热稳定性、增强生物相容性等。

改性方法

1. 化学改性：
• 偶联剂改性：使用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂等，通过化学反应在纳米粒子表面形成一层有机包覆层，提高其疏水性和与有机基体的相容性。
• 接枝改性：通过聚合反应在纳米粒子表面接枝聚合物链，进一步改善其分散性和界面结合力。
2. 物理改性：
• 包覆处理：利用无机或有机分子对纳米粒子进行物理包裹，如通过沉积、吸附等方式。
• 机械力化学法：通过球磨、超声波处理等物理方法破坏颗粒表面，引入活性点，便于后续的化学改性。
3. 溶胶-凝胶法：在溶胶阶段对纳米粒子进行表面修饰，随后通过凝胶化过程固定改性层。

改性效果评估

• 表征技术：通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）等手段，评估改性前后纳米氢氧化镁的结构、形貌、组成和热稳定性。
• 分散性与相容性测试：通过沉降实验、接触角测量、动态光散射（DLS）等方法，评价改性对分散性的影响及与基体材料的相容性。

应用案例

• 复合材料：在聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、天然橡胶（NR）等高分子材料中作为阻燃填料，改性后的纳米氢氧化镁能显著提高复合材料的阻燃性能和力学性能。
• 药物载体：表面改性后的纳米氢氧化镁可用作药物的缓释载体，提高药物的生物利用度和靶向性。
• 环境保护：作为吸附剂，用于废水处理和空气净化，改性后能增强其对特定污染物的吸附能力。

综上所述，纳米氢氧化镁的表面改性研究是一个多学科交叉的领域，通过精细调控改性策略，可以极大拓宽其应用范围并提升其应用效能。