纳米二氧化硅粒子对聚氯乙烯膜的表面结构及浸润性能的调控作用
纳米二氧化硅在涂料中的神奇作用
纳米二氧化硅在涂料中的作用纳米二氧化硅添加到涂料中可提高涂料的耐擦洗性、强度、硬度等。
在涂料中添加少量纳米二氧化硅（VK-SP30T）, 涂料的抗紫外线老化试验性能可由原来的250h 提高到600h 以上, 耐擦洗性提高10倍以上，干燥时间大幅度降低, 而且原料存在的悬浮稳定性差、触变性差、光洁度不高等问题也得到很好的解决。
添加纳米二氧化硅的涂料的开罐效果也明显地改善, 涂料不分层、防流挂、施工性良好, 抗污性大大提高, 并具有优良的自洁性和附着力。
纳米二氧化硅（VK-SP30T）在涂料中的应用特性：1、耐洗刷：耐洗刷性由几千次提高到上万次。
2、耐候性：耐候性可提高3倍左右，添加一定量的纳米二氧化硅（VK-SP30T）可使传统涂料产品的抗紫外老化性能由原先的250h提高到600h以上。
3、耐玷污性和自洁性：研究表明，通过如下途径可提高涂膜的耐沾污性和自洁性，一是利用纳米氧化硅的多微孔结构，通过一定的工艺手段在涂膜表面形成纳米尺度范围内几何形状互补的(如凸与凹相间)界面结构，使其吸附空气而在表面形成一层稳定的气体阻隔膜；二是对纳米二氧化硅粒子进行表面处理，使其表面呈现双亲性或双疏性，有效改善雨水对建筑涂料涂膜表面的润湿以及粉尘的附着性，提高涂膜的耐沾污性和自洁能力。
4、抗菌性：在涂料中，当纳米二氧化硅（VK-SP30T）的添加量超过0.5%时，涂料表现出明显的抗菌效果。
5、疏水防腐性：纳米二氧化硅（VK-SP30T）的疏水防腐蚀涂料，不仅具有良好的附着性、耐蚀性，而且具有高的致密性及抗离子的渗透性。
6、透明性：纳米二氧化硅（VK-SP30T）可保证纳米改性涂料的透明性。
利用纳米二氧化硅（VK-SP30T）可制得高耐磨透明涂料，使其耐磨性比原来提高10倍以上。
7、硬度：当纳米二氧化硅（VK-SP30T）粒子在有机材料中呈均匀而单个颗粒分散时，纳米粒子如同刚性链条一样对有机材料起增强作用，从而提高紫外光固化涂料的涂膜硬度，最高可达2.5倍以上。
纳米二氧化硅在混凝土中的应用现状研究
摘要混凝土材料至今已有100多年的历史,现如今已经成为桥梁工程,土木工程,交通水利等现代工程结构的重要组成材料。
但是普通混凝土有自重很大,施工不当时容易开裂;现浇后硬化慢导致工期长等的缺点。
因此,研究提高混凝土的耐久性和强度等工作性能具有十分重大的意义。
纳米二氧化硅是纳米材料家族中最具有发展前景的一项,它是一种非金属材料，粒径仅约20纳米，外观为无定形白色粉末，无毒、无味、无污染。
此外，纳米二氧化硅具有较强的火山灰效应，可以降低了混凝土的坍落度和扩展度，改善了混凝土中骨料与料浆的界面。
其晶体成核和微团聚体填充效应可以改善混凝土的孔结构和微缺陷，使混凝土内部结构更加致密，提高混凝土早期强度,为提高混凝土的性能提供了新的思路,是21世纪最有前景的材料之一。
关键词:纳米二氧化硅混凝土力学性能工作性耐久性第一章绪论1.1研究背景及意义自1824年波兰发明水泥以来，水泥混凝土材料至今已有160多年的历史。
现如今已经成为桥梁工程,土木工程,交通水利等现代工程结构的重要基础原材料之一。
而混凝土作为土木工程中消耗量巨大的人工建筑材料,其需求量为材料之最。
根据调查结果得知,目前我国混凝土平均年用量约为109立方,且有持续快速增长的趋势。
但是普通混凝土有抗拉强度低、自重大,性脆;施工不当时容易开裂;现浇后硬化慢导致工期长等的缺点,限制了他在很多领域中的应用。
近年来，许多研究学者从混凝土养护体系、养护内容和养护类型等方面来提高混凝土的性能，但在混凝土中加入纳米二氧化硅的研究却少之又少。
纳米二氧化硅是纳米材料家族中最具有发展前景的一项,它是一种非金属材料，粒径仅约20纳米，外观为无定形白色粉末，无毒、无味、无污染。
它还具有传统材料所没有的尺寸效应、量子效应、表面效应和界面效应。
研究结果发现,在混凝土中掺入适量的纳米二氧化硅可以增强火山灰反应来改善混凝土的孔结构和微缺陷,从而提高混凝土的各龄期强度（其中以早期强度的提高最为明显）。
纳米二氧化硅在PVC中的应用
PVC/超细二氧化硅复合材料的制备及其性能研究超细SiO2因其粘合力强、比表面积大、分散性好、光学性能和机械性能优良，广泛应用于催化剂载体、高分子复合材料、电子封装材料、精密陶瓷材料、橡胶等诸多行业的产品中。
由于超细二氧化硅与PVC结构相差甚远，很难将其均匀分散在PVC中，需要对二氧化硅进行表面改性。
本实验采用的改性剂硅烷偶联剂遇水极易分解，若将其直接滴加在水溶性二氧化硅溶胶中，实验很难成功。
因此，作者首先用BS-12将二氧化硅从水溶胶中沉淀出来，然后与无水乙醇共混进行常压蒸馏将大量的水带出，再加入硅烷偶联剂进行改性，使二氧化硅表面接枝上大分子支链。
然后利用常规聚合物共混加工手段，将改性后的超细微粒填充入聚合物中，使PVC的性能得到了改善。
1 实验1.1 主要材料纳米SiO2溶胶，安徽科纳新材料有限公司； KH-560硅烷偶联剂，南京大学应化所； PVC，SG5型，葫芦岛锦化聚氯乙烯有限公司； ACR，201型，山东莱芜市合成化工厂； 超细碳酸钙，工业级，江西永平永发轻钙厂； 三盐基硫酸铅、环氧大豆油、BS-12、聚乙烯醇，均为工业纯，市售。
1.2 仪器及设备转矩流变仪，XSS-300，上海轻工机械公司；开炼机，XK-160，南京橡塑机械厂；平板硫化机，QLB350×350×2，无锡市第一橡塑机械厂；万能实验机；RGT-30A，深圳市瑞格尔仪器有限公司；冲击试验机，JB6，吴忠材料实验机厂；扫描电镜，JSM-5610LV。
1.3 纳米二氧化硅的表面处理在250 mL三口瓶中，加入100 g纳米SiO2溶液，搅拌。
将适量的聚乙烯醇和BS-12缓慢滴加入纳米SiO2溶液中，使溶液变成膏状。
加入50 g无水乙醇，强烈搅拌0.5 h，调低转速，加热到液体共沸温度83℃开始常压蒸馏，待体系变粘稠时，停止加热，冷却至室温。
重复以上操作三次，再加入50 g乙醇，强烈搅拌后，滴加1.5 g KH-560，在70℃以下反应2 h，蒸馏，将所得粉体在50℃下真空干燥，研磨。
二氧化硅纳米流体在储集层微粒运移控制中的应用
二氧化硅纳米流体在储集层微粒运移控制中的应用HASANNEJADA Reza;POURAFSHARY Peyman;VATANI Ali;SAMENI Abdolhamid【摘要】Core flooding experiment was carried out through SiO2 nanofluid,which was used to change the surface properties of the pore walls,improve the attractive force between fines and pores walls against the hydrodynamic repulsive force in order to increase the critical velocity and injection rate and control fines migration.Injecting SiO2 nanoparticles has the great potential to control fines migration during water injection,which means that the higher fluid production/injection rate can be designed.The flooding test results indicated that SiO2 nanofluid with mass fraction of 0.1％ showed the best performance and reduced the migration of fines by 80％.Increasing the salinity of the injection fluid had no effect on the nanofluid performance in controlling the fines migration.Measurement of the Zeta potential of the core surface showed that the SiO2 nanofluid did not change the Zeta potential of the pore walls due to the negative charge of SiO2 nanoparticles.AFM (Atomic Force Microscope) analysis proved that the SiO2 nanofluid increased the roughness of the pore walls was the main mechanism controlling fines migration and more hydrodynamic force was needed for fines movement in the porous medium.Also,for all the experiments,the total applied forces and torques on the fine particles were calculated.The theoretical results were in good agreement with the experiments,which proved that the finesmigrated by rolling mechanism mainly.%利用SiO2纳米流体开展岩心驱替实验,通过注入SiO2纳米流体改变孔壁的表面性质,加强颗粒与孔壁间的吸引力,克服水动力排斥力,以提高临界流速,控制储集层中微粒运移、提高注液速度.在注水过程中注入SiO2纳米颗粒控制微粒的运移,有助于设计更高的产/注液速度.驱替实验结果表明质量分数为0.1％的SiO2纳米流体控制微粒运移的性能最好,可将微粒运移量降低80％.增加注入流体的盐度并不能改善纳米流体控制微粒运移的性能.通过测量岩心表面的Zeta电位,得知SiO2纳米颗粒由于带负电荷不能改变孔壁上的Zeta 电位.原子力显微镜(AFM)分析证明,控制微粒运移的主要机理是SiO2纳米流体增加了孔壁的粗糙度,需要更大的水动力才能使多孔介质中的微粒开始移动.对于所有实验都计算了微粒上的总作用力和扭矩,理论结果与实验结果吻合,计算结果表明微粒主要以滚动机理从孔壁脱落.【期刊名称】《石油勘探与开发》【年(卷),期】2017(044)005【总页数】9页(P802-810)【关键词】微粒运移;临界流速;二氧化硅纳米颗粒;表面粗糙度【作者】HASANNEJADA Reza;POURAFSHARY Peyman;VATANI Ali;SAMENI Abdolhamid【作者单位】Institute of Petroleum Engineering, School of Chemical Engineering, University of Tehran, Tehran 11155/4563, Iran;Department of Petroleum and Chemical Engineering, Sultan Qaboos University, Muscat 50, Oman;Institute of Petroleum Engineering, School of Chemical Engineering, University of Tehran, Tehran 11155/4563, Iran;Institute of PetroleumEngineering, School of Chemical Engineering, University of Tehran, Tehran 11155/4563, Iran【正文语种】中文【中图分类】TE39地层损害是油气生产过程中存在的一个重要问题，在近井地带尤其严重，不仅降低油气储集层的生产能力，还影响油气田很多作业的经济效益[1]。
纳米粒子增韧改性聚氯乙烯的研究进展
第3期2020年6月No.3 June，2020聚氯乙烯（Polyvinylchloride ，PVC ）是最早工业化、产量略低于聚乙烯的通用塑料，具有耐磨、耐腐蚀、阻燃、绝缘等优异性能，且原材料来源广泛、价格较低，因此，被广泛应用于管材、薄膜、防腐材料、绝缘材料、建筑材料等领域[1-2]。
但热稳定性不高，质地硬而脆，抗冲击能力低，耐老化性差，限制了PVC 在实际生产中的应用。
因此，需要对PVC 进行增韧改性，这也一直是PVC 领域的研究热点和重点[3-4]。
PVC 的增韧改性一般分为化学改性和物理改性两种。
化学改性的成本高，过程复杂，设备要求严格，因而应用受到限制。
目前，主要采用物理方法对其进行改性。
物理改性主要是通过机械共混的方法将改性剂和PVC 进行共混，可在简单的生产设备中应用。
物理改性主要分为弹性体增韧改性和刚性粒子增韧改性。
弹性体改性只能提高韧性，成本也高[5-6]。
刚性粒子增韧在增加韧性的同时，不降低刚度、模量，主要分为有机刚性粒子增韧和无机刚性粒子增韧。
有机刚性粒子价格较高，所以，无机刚性粒子应用更为广泛，其纳米粒子性能更优越[7]。
1 聚氯乙烯增韧改性机理化学改性主要是通过接枝、共聚的方法改变PVC 的分子结构而实现增韧增强，因其工艺复杂而应用很少[8]。
物理改性靠引入的改性剂和基体之间形成相界面，受力时，界面塑性形变、吸收大量的能量而改性。
该方法简单、应用广泛，主要有弹性体改性、有机刚性粒子改性和无机刚性粒子改性3种。
1.1 弹性体机理弹性体包裹聚氯乙烯粒子形成网络结构，这种结构可有效吸收材料受到的冲击力，并且网格结构破裂以后也可吸收部分冲击力，提高了聚氯乙烯的韧性，从而达到增韧改性的目的[9]。
1.2 有机刚性粒子机理聚氯乙烯分散相界面与基体黏合时，分散相粒子被静压力拉长，转变为韧性粒子，材料的韧性因此而增强。
刚性粒子拉伸时，其附近的基体产生反作用，也可吸收部分冲击力，使聚氯乙烯的抗冲击强度得到提高。
二氧化硅填充pe膜的原理
二氧化硅填充PE膜的原理涉及到材料界面的作用和物理效应。
以下是其基本原理
1. 增加界面阻隔作用：PE膜是一种聚乙烯基的薄膜，具有较低的阻隔性能。
通过向PE膜中添加二氧化硅（SiO2）纳米颗粒，可以增加膜材料的界面阻隔作用。
SiO2颗粒在膜中形成一个连续的阻隔层，阻碍气体和水分子的渗透，从而提高膜材料的阻隔性能。
2. 增强机械性能：SiO2颗粒可以在PE膜中形成一种填充剂，增加膜材料的刚性和强度。
这种填充效应可以提高PE膜的机械性能，使其更耐磨、耐撕裂，并减少膜的蠕变和变形。
3. 改善热稳定性：SiO2颗粒在PE膜中的分散可以吸收和分散热量，从而提高膜材料的热稳定性。
这可以使PE膜在高温环境下具有更好的耐热性能和较低的热膨胀系数。
4. 调节透明性：适量的SiO2颗粒填充可以改善PE膜的透明性。
通过控制颗粒的大小和分散性，可以在一定程度上调节膜的透明度和光学性能。
需要注意的是，二氧化硅填充PE膜的具体原理和效果取决于颗粒的形状、尺寸、分散性以及填充浓度等因素。
因此，在实际应用中，需要根据具体要求和应用场景进行适当的调整和优化。
纳米二氧化硅的作用和用途
纳米二氧化硅的作用和用途纳米二氧化硅（SiO2）是一种微细的无机化合物，具有许多独特的物理和化学性质，使其具有广泛的应用价值。
本文将着重介绍纳米二氧化硅的作用和用途。
作用：1. 催化剂：纳米二氧化硅可以作为催化剂应用于化学反应中，特别是在石油化工领域中具有非常重要的应用，例如精细化学品和生物燃料的生产。
2. 增强材料：在复合材料中添加纳米二氧化硅可以提高材料的强度和耐久性，应用于建筑、汽车、航空等领域，也可作为体育器材和安全装备的防护层。
3. 表面润滑剂：纳米二氧化硅表面具有很高的活性和可变形性，可以在减少磨损和摩擦降低的同时提高材料表面的抗腐蚀性和润滑性。
4. 生物医学：纳米二氧化硅在生物医学领域的应用非常广泛，可以用于药物传递、细胞成像和治疗等方面，同时也可以作为药物快速检测和生物传感器的载体。
5. 光电领域：纳米二氧化硅是高透明度材料，可以用于光学透镜、太阳能电池和LED等的制造。
用途：1. 建筑材料：纳米二氧化硅可以作为建筑材料中的改良剂，可以增强材料的强度和韧性，同时提高隔音和隔热性能，还可以防水防潮、防火。
2. 填料材料：纳米二氧化硅被广泛用作填料材料，如在聚合物、橡胶、涂料和粘合剂中作为增稠剂和抗沉淀剂，以提高这些材料的稠度、附着性和耐久性。
3. 食品工业：纳米二氧化硅可以用于食品加工中的乳化和稳定膜的制造，同时还可以作为食物添加剂的防腐剂和保鲜剂，延长食品的保质期。
4. 医药工业：纳米二氧化硅可以用作生产药物的载体，并用于可口服、易吸收的颗粒剂、注射液、滴眼剂和保健品的制造。
5. 环保工程：纳米二氧化硅可以用于废水处理和环境污染控制，特别是在提取重金属和其他污染物的方面。
总之，纳米二氧化硅的作用和用途十分广泛，涉及到许多不同的领域。
通过对纳米二氧化硅的了解和应用，可以发现它具有很高的应用价值和经济效益，未来还有更大的发展前景。
纳米二氧化硅在皮革上的作用的研究
纳米二氧化硅在皮革上的作用的研究人造革是一种类似真皮革的塑料制品，根据顶层树脂的种类不同，有聚氯乙烯（PVC）人造革，聚氨酯（PU）人造革等。
人造革有着类似于真皮的柔软、耐磨等特性，广泛用于制作服装、鞋帽、箱包、装饰品及各种工业配件。
纳米二氧化硅（VK-SP30,VK-SP30D，VK-SR01A）是纳米材料中的重要成员，纳米二氧化硅为无定型白色粉末，是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料，其分子状态呈三维链状结构（或称三维网状结构、三维硅石结构），为球形状，而且耐磨、耐腐蚀。
纳米二氧化硅像其它纳米材料一样，表面都存在不饱和的残键以及不同键合状态的羟基，表面因缺氧而偏离了稳态的硅氧结构，因此，纳米二氧化硅才具有很高的活性。
纳米二氧化硅具有小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应及高磁阻、非线性电阻等光、电特性，在高温下仍具有高强、高韧、稳定等特性；因而作为添加剂，在氧化锌避雷器、氧化锌压敏电阻器、橡胶、粘结剂和密封胶、涂料、陶瓷制品、纺织工业、生物医学工程、光学领域、抗菌剂、树脂基复合材料改性、抗紫外辐照透明材料、塑料等方面得到广泛应用，对纳米二氧化硅的制备方法进行系统总结，并着重介绍了纳米二氧化硅在皮革中的应用。
纳米二氧化硅在皮革中的应用1.纳米二氧化硅（VK-SP30,VK-SP30D，VK-SR01A）制备纳米复合皮革涂饰剂目前使用的皮革涂饰剂主要是2大类高分子材料：丙烯酸树脂和聚氨酯。
但制革工业普遍使用的未改性丙烯酸树脂涂饰剂存在不耐溶剂的缺点，使制成的皮革在制鞋与制袋工艺中，因使用含溶剂的胶粘剂而出现皮革表面脱色、涂层粘着不牢等问题，从而严重影响产品的质量与档次。
当在其中加入纳米二氧化硅（VK-SP30,VK-SP30D，VK-SR01A）后，可大大增加丙烯酸树脂的耐溶剂性，而且复合涂饰剂可在有机溶剂中长时间作用，涂层不会发生较大的变化。
这是由于在复合涂饰剂中，纳米二氧化硅粒子的存在生成无机网络大大限制了聚合物的运动，因而大幅度地提高聚合物膜的耐溶剂性。
二氧化硅表面改性及其应用
二氧化硅表面改性及其应用二氧化硅是一种广泛使用的材料，其在各种应用中都起着重要作用，包括制备催化剂、电子材料、涂料、化妆品等等。
然而，二氧化硅纳米颗粒表面的缺点也就更加突出，例如硅氧键的可反应性差，容易出现聚集现象，从而影响其化学和物理性质。
为了克服二氧化硅表面的缺点，二氧化硅表面的修饰变得越来越重要。
在这里，我们将探讨二氧化硅表面改性及其应用。
首先，我们将讨论各种常见的二氧化硅表面改性方法，以及如何通过表面改性来提高材料的性能。
然后，我们将探讨二氧化硅表面改性在一些应用中的作用，例如在电子器件、涂料、化妆品等领域中的应用。
最后，我们将简要总结未来的发展方向和研究前景。
一、二氧化硅表面改性方法对于二氧化硅来说，改善其表面化学性质的方法包括物理、化学和生物化学方法等。
已经开发出了各种方法来改善二氧化硅纳米颗粒的表面化学性质，其中包括化学修饰和吸附等技术。
化学修饰是指在纳米颗粒表面化学键形成的同时，通过共价化学反应或其他方法来改善纳米颗粒表面化学性质。
例如，磺酸化二氧化硅纳米颗粒表面上的硅氧键被磺酸基取代，从而增加了其亲水性。
另一个例子是，使用羧酸等负离子表面活性剂来修饰二氧化硅纳米颗粒表面，从而增加纳米颗粒与其他材料的悬浮度、降低表面能。
吸附法是其中一种不进行化学反应的方法。
吸附剂在二氧化硅纳米颗粒表面上通过分子静电力与一定的化学反应而捆绑。
吸附剂的种类主要有金属离子、有机分子和聚合物。
例如，硅胶表面吸附上羧酸等表面活性剂后，可提高其对水的亲和力，增加其水解性能。
另外，还有物理和生物化学方法，如固相反应、离子交换和酶处理等方法。
这些方法也能有效地改善二氧化硅纳米颗粒表面的物理和化学性质。
二、二氧化硅表面改性的应用二氧化硅表面改性可以改善其物理和化学性质，从而使其在电子器件、生物医学、催化剂，涂料和化妆品等领域有广泛的应用。
在电子材料中，二氧化硅纳米颗粒经过表面修饰后，可用于制备电子材料如薄膜晶体管、LED、染料敏化太阳能电池以及半导体领域的其他应用。
表面修饰纳米二氧化硅及其与聚合物的作用
万方数据 万方数据第ｌｏ期束华东等表面修饰纳米二氧化硅及其与聚合物的作用条件，如一ＣＯＯＨ、一ＮｃＯ和一ＣＨｃＨ：０等，以保证修饰的稳定性。
Ｔａｎｇ等ｍ１和Ｄｉｎｇ等汹１在各自的工作中都用油酸修饰纳米ＳｉＯ：，修饰剂以稳定的化学键与纳米颗粒连接，同时油酸上带有的Ｃ—Ｃ又为ＳｉＯ：提供了表面功能化的基团。
此外，乙烯基吡啶协１、丙烯基缩水甘油醚ｍ１和对乙烯基苯磺酰肼Ⅲ１等用作纳米ｓｊ０２表面修饰剂的工作都有报道。
在我们以前的工作中，用六甲基二硅氮烷作为修饰剂合成了具有超强疏水性能的可分散型纳米ＳｉＯ：颗粒，涂层与水的接触角可达１７００，同时在有机溶剂中有良好的分散性，分散在ｃｏ，中溶液的透光率可达９７％以上旧Ｊ。
还有用乙二胺和硬脂酸对纳米ＳｉＯ：颗粒表面双重修饰，这是一种以离子键连接表面修饰剂和纳米颗粒的修饰方式，产物的粒径在２０ｎｍ左右ｍｏ。
此外，我们还利用不同的硅烷偶联剂合成了表面带有不同官能团的可反应性纳米ＳｉＯ，颗粒ｂ“。
目前，我们所开发的上述产品已经在本单位的纳米材料工程技术研究中心实现了规模化生产。
图３为生产的ＤＮＳ．２可分散型纳米ＳｉＯ，的透射电镜形貌，从图中可以看出纳米ＳｉＯ，颗粒粒径均匀，平均约２０ｎｍ，分散优良，以链状或网状存在。
图３ＤＮＳ－２可分散型纳米ｓｉ０２的ＴＥＭ形貌Ｆｉｇ．３ＴＥＭｉｍａｇｅｏｆｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓｉｂｌｅｎｌｌｌｌＯ—Ｓｉ０２２纳米ＳｉＯ：颗粒与聚合物基体的作用方式及其对材料性能的影响聚合物／ＳｉＯ：纳米复合材料能有效地综合利用纳米ｓｉ０２和聚合物材料的各项优越性能，使材料的功能多样化，性能优越化。
纳米ＳｉＯ，与聚合物基体的复合方法主要包括：机械共混法、熔融共混法、溶胶．凝胶法和原位分散聚合法等。
不同的复合方法各有其优点，适用于不同的材料，对纳米颗粒和基体材料的作用方式也有着不同的影响。
在聚合物／ＳｉＯ：纳米复合材料中，纳米颗粒与聚合物基体间作用力的形式和大小对材料的性能会产生较大的影响，提高二者间的作用力是提升材料性能的主要手段。
可反应性纳米SiO2对PVC颗粒结构、性能的影响
（． １ 天津 渤天化 工有 限责任 公 司 ， 天津 ３ ０ ８ ； ０ ４ ０ ２ 河 南大 学特种 功 能材 料教 育部 重 点 实验 室 ， 南 开封 ４ ５ ０ ） ． 河 ７ ０ ４
［ 键 词 ］可 反 应 性 纳 米 二 氧 化 硅 ；Ｖ 颗 粒 结 构 ； 能 关 Ｐ Ｃ； 性
结 果 表 明 ： Ｐ Ｃ／ ＮＳ 粒 内 部 结 构 较 为 疏 松 多 孔 ， 见 较 多 的 初 级 粒 子 ； 与 Ｐ Ｃ 树 脂 相 比 ， Ｖ Ｒ ① Ｖ Ｒ 颗 可 ② Ｖ Ｐ Ｃ／ ＮＳ 合 材 复
料 的 黏 数 略 有 增 加 ， 塑 剂 吸 收 量 提 高 ， 观 密 度 略 有 降 低 ， 粒 粒 度 分 布 变 化 不 大 ， 卡 软 化 温 度 小 幅 增 加 ， 降 增 表 颗 维 热
解速率降低 ； Ｒ ③ ＮＳ与部 分 Ｐ Ｃ 分 子 链 之 间形 成 了 强 化 学 键 结 合 。 Ｖ
［ 图 分 类 号 ］Ｔ ２ ． 中 Ｑ３ ５３
［ 献 标 志 码 ］Ｂ 文
［ 章 编 号 ］１ ０ 文 ０ ９—７ ３ （０ ０ ０ ９ ７ ２ １ ）８—０ １ ０ ９—０ ４
Ｉ ｆｕ ｎ ｅ ｆｒ ａ ｔｖ ａ ｏ Ｓ Ｏ２ｏ ｈ ｔ ｕ ｔ ｒ ｎｄ ｐ ｏ ｅ ｔｅ ｆＰＶＣ ａ ｔｃ ｅ ｎ ｌ ｅ ｃ ｓ ｏ ｅ ｃ ｉ ｅ ｎ ｎ － ｉ ｎ ｔ ｅ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｒ ｐ ｒ ｉｓ ｏ ｐ ｒ ｉ ｌｓ
ｏｆＰＶＣ ｒ ｉｌ ｓｗｅ ｅ ｉ ｅ ｔｇ ｔ ｄ，ａ ｄ ｔ ｅ ｉ ｅ ａ ｔｏ ｅ ｈａ ｓ ｏｆＲＮ Ｓ ｗｉｈ ＰＶＣ ｓａ ａ ｙ ｅ ｐａ ｔｃｅ ｒ ｎｖ ｓ ｉ ａ ｅ ｎ ｈ ｎｔ ｒ ｃ ｉ ｎ ｍ ｃ ｎｉｍ ｔ ｗａ ｎ ｌ ｚ ｄ
混凝土中添加纳米二氧化硅对性能的影响研究
混凝土中添加纳米二氧化硅对性能的影响研究一、前言混凝土是建筑材料中比较重要的一种。
其性能直接影响着建筑物的质量。
在混凝土中添加纳米二氧化硅能够改善混凝土的性能，因此这一领域的研究备受关注。
本文将对纳米二氧化硅对混凝土性能的影响进行研究。
二、纳米二氧化硅的介绍纳米二氧化硅是一种非常小的颗粒，其直径一般在1-100纳米之间。
它具有很强的活性和表面活性，能够与混凝土中的水分子结合，形成一种凝胶状物质，从而提高混凝土的强度和耐久性。
此外，纳米二氧化硅还具有很好的吸附性能，能够吸附混凝土中的有害物质，从而保护混凝土不受侵蚀。
三、纳米二氧化硅对混凝土性能的影响1.强度添加纳米二氧化硅能够提高混凝土的强度。
研究表明，纳米二氧化硅能够填充混凝土中的微孔和缺陷，从而提高混凝土的密实性。
此外，纳米二氧化硅还能够促进混凝土的水化反应，形成更多的硬化产物，从而提高混凝土的强度。
添加纳米二氧化硅能够提高混凝土的耐久性。
研究表明，纳米二氧化硅能够填充混凝土中的微孔和缺陷，从而减少混凝土中的孔隙率，提高混凝土的密实性。
此外，纳米二氧化硅还能够吸附混凝土中的有害物质，从而保护混凝土不受侵蚀。
3.可塑性添加纳米二氧化硅能够提高混凝土的可塑性。
研究表明，纳米二氧化硅能够填充混凝土中的微孔和缺陷，从而减少混凝土中的孔隙率，提高混凝土的密实性。
此外，纳米二氧化硅还能够促进混凝土的水化反应，形成更多的硬化产物，从而提高混凝土的可塑性。
四、纳米二氧化硅的添加量和方法1.添加量纳米二氧化硅的添加量一般在2%-8%之间。
过量添加会导致混凝土中的孔隙率过低，从而影响混凝土的可塑性。
2.添加方法纳米二氧化硅可以通过干拌法、湿拌法、溶胶-凝胶法等多种方法添加到混凝土中。
其中，溶胶-凝胶法是一种比较常用的方法。
该方法是将纳米二氧化硅溶解在水中，与混凝土中的水分子结合，形成一种凝胶状物质，从而加强混凝土。
本文研究表明，添加纳米二氧化硅能够提高混凝土的强度、耐久性和可塑性。
纳米二氧化硅的表面改性及其应用进展
9;&*"6*U L;9 M.HK/:9 E3A?K?:/F?30 E9F;3AM 3K 0/03M?>?:/ /0A F;9 9KK9:F 30 F;9 DH3D9HF?9M 3K 0/03:3ED3M?% F?9 E/F9H?/>M V9H9 H9T?9V9A& WF ?0:>.A9M F;9 E3A?K?:/F?30 E9F;3AM 3K K.E9A M?>?:/ /0A :3>>3?A/> M?>?:/& L;9 E9:;/0?ME 3K H9/:F?30 R9FV990 0/03M?>?:/ /0A D3>JE9HM /0A 0/03M?>?:/XM /DD>?:/F?30M ?0 D3>JE9HY0/03:3E% D3?F9M V9H9 /0/>JZ9A /0A A?M:.MM9A& L;9 K.F.H9 3K M.HK/:9 E3A?K?:/F?30 3K 0/03M?>?:/ ?M />M3 DH3MD9:F9A& <=->."7&U 0/03M?>?:/O M.HK/:9 E3A?K?:/F?30O :3ED3M?F9 E/F9H?/>MO /DD>?:/F?30O H9T?9V
纳米二氧化硅
纳米二氧化硅的简要介绍自1984 年Gleiter 教授成功制备出块状纳米材料以来, 纳米材料的研究已经成为材料领域的一个热点。
研究表明, 任何材料进入纳米尺寸(1~ 100 nm) 时都会具有奇异或反常的特性, 如表面界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。
这些特性使纳米微粒结构表现出奇异的物理、化学特性, 具有卓越的光、电、力、热、放射、吸收等特殊功能[1]。
纳米材料是21 世纪各国产业革命的支柱，科学研究的热门，生产厂商的奋斗目标。
目前，国内外学者在催化材料、发光材料、磁性材料、半导体材料及精细陶瓷等诸多领域，开展了大量纳米材料的研究工作[2]。
纳米SiO2是纳米材料中的重要成员。
本文以纳米SiO2为例，描述纳米材料的应用前景。
纳米SiO2为无定形白色粉末, 是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料, 粒径通常为20~200nm, 其微粒结构非常特殊, 表面存在不饱和的残键及不同键合状态的羟基, 其分子状态呈三维状结构( 三维网状结构或三维硅石结构等)[3]。
纳米SiO2化学纯度高, 分散性好, 比表面积大, 耐磨、耐腐蚀，广泛应用于电子封装材料、高分子复合材料、塑料、涂料、橡胶、颜料、精密陶瓷、胶粘剂、玻璃钢、粘结剂、高档填料、光导纤维、精密铸造、药物载体、化妆品及抗菌材料等领域[4]。
纳米氧化硅（SiO2）的用途电子封装材料领域方面，在有机物电致发光器材（OELD）的研制中，目前，国外广泛采用有机硅改性环氧树脂，将经表面活性处理后的纳米二氧化硅充分分散在有机硅改性环氧树脂封装胶基质中，达到既能降低环氧树脂内应力又能形成分子内增韧，提高耐高温性能，同时也提高有机硅的防水、防油、抗氧性能，可以大幅度地缩短封装材料固化时间（为2.0-2.5h）,且固化温度可降低到室温,使OELD器件密封性能得到显著提高,增加OELD器件的使用寿命。
树脂复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，但近年来材料界和国民经济支柱产业对树脂基材料使用性能的要求越来越高。
介孔二氧化硅纳米粒
介孔二氧化硅纳米粒
介孔二氧化硅纳米粒是一种具有特殊结构和性能的纳米材料。
它的特殊孔道结构和较大比表面积使其在各种领域具有广泛的应用前景。
介孔二氧化硅纳米粒在催化领域具有重要的应用价值。
由于其孔道结构的可调控性和较大比表面积，可以作为理想的催化剂载体。
通过调控孔道尺寸和表面性质，可以实现对催化剂活性和选择性的调控，进而提高催化反应的效率和产物纯度。
此外，介孔二氧化硅纳米粒还可以用于催化剂的分子筛和分离膜材料的制备，具有重要的应用潜力。
介孔二氧化硅纳米粒在药物传递和生物医学领域也有广泛的应用。
由于其孔道结构可以有效地控制药物的释放速率和药物的稳定性，使药物在体内得到更好的吸收和利用。
此外，介孔二氧化硅纳米粒还可以用于生物传感器的构建和生物成像的增强剂，具有重要的生物医学应用前景。
介孔二氧化硅纳米粒还可以用于环境污染治理和能源领域。
由于其较大的比表面积和可调控的孔道结构，可以作为吸附剂用于水污染物的去除和气体的吸附分离。
同时，介孔二氧化硅纳米粒还可以作为锂离子电池和超级电容器的电极材料，具有较好的电化学性能和循环稳定性，有望在能源领域得到广泛应用。
介孔二氧化硅纳米粒作为一种具有特殊结构和性能的纳米材料，具
有广泛的应用前景。
在催化、药物传递、生物医学、环境治理和能源等领域都有重要的应用价值。
随着对其结构和性能的深入理解和研究，相信介孔二氧化硅纳米粒在未来会发挥更大的作用，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
纳米二氧化硅在聚合物中的应用
纳米二氧化硅在聚合物中的应用陈希;刘咏梅【摘要】Applications of nano-silica in polymers were introduced. Properties of polymer/nano-silica composites such as microstructrue, crystallization behavior, mechanical properties, thermal properties and flame retardancy were reviewed.%介绍了纳米二氧化硅（SiO2）在聚合物中的应用情况，阐述了不同聚合物（包括聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯）添加SiO2后，其微观结构、结晶行为、力学性能、热性能、阻燃性能等的变化趋势。
【期刊名称】《中国塑料》【年(卷),期】2012(000)008【总页数】10页(P16-25)【关键词】聚合物;纳米二氧化硅;复合材料;微观结构;结晶行为;力学性能【作者】陈希;刘咏梅【作者单位】北京工商大学理学院,北京100048;北京工商大学理学院,北京100048【正文语种】中文【中图分类】TQ311随着纳米技术的不断发展，纳米级无机物在聚合物中的填充复合应用也迅速发展起来。
人们尝试将无机填充物以纳米尺寸分散在聚合物中，形成具有特殊空间网状结构的有机/无机纳米复合材料。
这种改性手段克服了一般无机填料添加量大且不能同时兼顾复合材料力学性能、韧性和热稳定性的缺点，使聚合物的综合性能得到显著改善。
并且由于纳米粒子所表现出的体积效应、表面效应、小尺寸效应等，使得纳米复合材料在光学、热学、电磁学、化学等方面具有独特的性能，对开发新型功能化复合材料具有重要意义[1－3]。
SiO2是目前大规模生产和应用的无机纳米材料之一，具有独特的三维硅石结构，表面富含羟基，有较高的表面活性和较高比表面积，其超细效应以及与聚合物间的强界面作用能够全面提升高分子材料的综合性能，在塑料、橡胶、涂料和催化剂等许多领域都有着广泛应用[4－6]。
混凝土中掺加纳米二氧化硅的作用
混凝土中掺加纳米二氧化硅的作用一、引言混凝土是一种常用的建筑材料，其广泛应用于建筑、桥梁、道路等领域。
然而，混凝土存在一些缺陷，如强度、耐久性、抗裂性等方面需要改善。
近年来，掺加纳米二氧化硅成为了改善混凝土性能的一种新方法。
本文将从纳米二氧化硅的性质、掺加纳米二氧化硅的混凝土性能、纳米二氧化硅的作用机理等方面进行详细阐述。
二、纳米二氧化硅的性质纳米二氧化硅是一种具有特殊性质的纳米材料，其晶体结构为立方晶系，通常呈现为球形或棒状。
纳米二氧化硅具有高比表面积、优异的光学、电学、热学性质、高机械强度等特点，这些性质使其在建筑材料中具有广泛的应用前景。
三、掺加纳米二氧化硅的混凝土性能1.强度纳米二氧化硅的掺加可以显著提高混凝土的抗压强度和抗拉强度。
研究表明，掺加3%的纳米二氧化硅可以提高混凝土28天抗压强度约30%，抗拉强度提高约60%。
2.耐久性混凝土的耐久性是指在不同环境下，混凝土结构的抵抗力。
纳米二氧化硅的掺加可以提高混凝土的耐久性，如耐久性、耐久性和化学腐蚀性。
掺加纳米二氧化硅的混凝土在氯离子侵入、碳化、硫酸盐侵蚀等方面表现出更好的性能。
3.抗裂性掺加纳米二氧化硅可以显著提高混凝土的抗裂性。
研究表明，纳米二氧化硅的掺加可以改善混凝土微观结构，增加混凝土的内部连接，从而提高混凝土的抗裂性。
四、纳米二氧化硅的作用机理1.纳米二氧化硅的填充作用纳米二氧化硅的掺加可以填充混凝土中的小孔隙和裂缝，提高混凝土的致密性和密度。
2.纳米二氧化硅的增强作用纳米二氧化硅的掺加可以与水泥水化产生反应，产生C-S-H凝胶，并与水泥胶石反应，形成更强的水泥胶石，从而提高混凝土的强度和耐久性。
3.纳米二氧化硅的催化作用纳米二氧化硅的掺加可以对混凝土中的硅酸盐反应起催化作用，促进水泥水化反应的进行。
此外，纳米二氧化硅还可以促进水泥中的矿物晶体生长，形成更紧密的结构。
五、结论掺加纳米二氧化硅可以显著提高混凝土的强度、耐久性和抗裂性。
纳米二氧化硅粒子包覆技术
纳米二氧化硅粒子包覆技术随着纳米科技的不断发展，纳米材料的应用范围越来越广泛。
纳米二氧化硅粒子是一种常见的纳米材料，具有很好的光学、电学、热学等性质，在医药、化工、电子等领域都有广泛的应用。
但是，由于其表面活性较强，容易与其他物质发生反应，从而影响其应用效果。
为了解决这一问题，科学家们开发了纳米二氧化硅粒子包覆技术，使其表面得到有效的保护，从而提高其应用效果。
一、纳米二氧化硅粒子包覆技术的原理纳米二氧化硅粒子包覆技术是将一层稳定的物质包覆在纳米二氧化硅粒子表面，形成一层保护膜，从而防止其与其他物质发生反应。
常用的包覆物质有聚乙烯醇、聚丙烯酸、硅烷等。
这些物质具有良好的稳定性和生物相容性，能够有效地保护纳米二氧化硅粒子的表面。
二、纳米二氧化硅粒子包覆技术的应用1. 医药领域纳米二氧化硅粒子包覆技术在医药领域有广泛的应用。
例如，将包覆了聚乙烯醇的纳米二氧化硅粒子用于制备药物载体，可以提高药物的稳定性和生物利用度，从而提高药物的疗效。
此外，包覆了硅烷的纳米二氧化硅粒子还可以用于制备生物传感器，用于检测生物分子的浓度和活性。
2. 化工领域在化工领域，纳米二氧化硅粒子包覆技术可以用于制备高性能的涂料、陶瓷和塑料等材料。
例如，将包覆了聚丙烯酸的纳米二氧化硅粒子添加到涂料中，可以提高涂料的抗划伤性能和耐腐蚀性能。
此外，包覆了硅烷的纳米二氧化硅粒子还可以用于制备高强度的陶瓷材料，用于制造高档餐具和装饰品等。
3. 电子领域在电子领域，纳米二氧化硅粒子包覆技术可以用于制备高性能的电子器件。
例如，将包覆了聚乙烯醇的纳米二氧化硅粒子添加到聚合物基底中，可以制备出高透明度、高强度的电子屏幕。
此外，包覆了硅烷的纳米二氧化硅粒子还可以用于制备高性能的太阳能电池，用于产生清洁能源。
三、纳米二氧化硅粒子包覆技术的优势纳米二氧化硅粒子包覆技术具有以下优势：1. 提高纳米二氧化硅粒子的稳定性，防止其与其他物质发生反应。
2. 提高纳米二氧化硅粒子的生物相容性，降低其对生物体的毒性和副作用。
混凝土中纳米二氧化硅的应用研究
混凝土中纳米二氧化硅的应用研究混凝土中纳米二氧化硅的应用研究引言：混凝土作为一种广泛使用的建筑材料，在现代社会中扮演着重要的角色。
然而，传统的混凝土在强度、耐久性和环境适应性方面存在一些限制。
为了克服这些问题，近年来，研究人员开始探索在混凝土中添加纳米材料的潜力。
其中，纳米二氧化硅作为一种常见的纳米颗粒，在混凝土中的应用引起了广泛关注。
本文将深入探讨纳米二氧化硅在混凝土中的应用研究，并分享我对这一主题的观点和理解。
1. 纳米二氧化硅的制备方法（由浅入深）- 在混凝土中应用纳米二氧化硅之前，首先需要了解如何制备纳米二氧化硅材料。
- 热法、湿法和溶胶-凝胶法是常用的制备方法，它们分别通过热解、溶剂处理和溶胶-凝胶转化过程来获得纳米二氧化硅颗粒。
- 每种方法都有其优点和局限性，因此选择合适的制备方法对于混凝土中纳米二氧化硅的应用非常重要。
2. 纳米二氧化硅在混凝土中的影响（详细而全面）2.1 改善混凝土的强度和耐久性- 纳米二氧化硅的添加可以提高混凝土的力学强度和抗裂性能，从而增加混凝土的承载能力。
- 纳米二氧化硅还可以填充混凝土中的微观孔隙，提高混凝土的致密性和抗渗性，增强其耐久性。
2.2 减少混凝土的收缩和开裂- 混凝土在干燥过程中容易产生收缩和开裂问题。
研究表明，添加纳米二氧化硅可以减少混凝土的收缩率，从而降低开裂的概率。
- 这是因为纳米二氧化硅的添加可以填补混凝土中的孔隙，提高其内部的协同效应，减少了混凝土的变形和开裂。
2.3 提高混凝土的耐磨性和耐化学侵蚀性- 纳米二氧化硅的添加可以显著提高混凝土的耐磨性，减少表面磨损和腐蚀。
- 纳米二氧化硅还可以减少混凝土与化学物质的反应，提高混凝土的耐化学侵蚀性。
3. 我对混凝土中纳米二氧化硅应用的观点和理解- 纳米二氧化硅在混凝土中的应用研究是一个备受关注的课题，具有广阔的发展前景。
- 通过添加纳米二氧化硅，可以有效改善混凝土的强度、耐久性和耐化学侵蚀性。
混凝土中添加纳米二氧化硅技术指南
混凝土中添加纳米二氧化硅技术指南混凝土中添加纳米二氧化硅技术指南第一部分：纳米二氧化硅的介绍纳米二氧化硅是一种非常小的颗粒，其粒径在1到100纳米之间。
由于其高比表面积和特殊的化学性质，纳米二氧化硅在混凝土材料中被广泛应用。
本文将深入探讨纳米二氧化硅技术在混凝土中的应用，以及其对混凝土性能的影响。
第二部分：纳米二氧化硅对混凝土的影响2.1 强度改善添加纳米二氧化硅可以显著提高混凝土的强度。
纳米二氧化硅颗粒可以填充混凝土中的微孔隙，增强材料的致密度和硬度。
此外，纳米二氧化硅还能与水泥石中的氢氧化钙反应形成稳定的钙硅石凝胶，增加混凝土的强度和抗压能力。
2.2 耐久性提升纳米二氧化硅还可以显著改善混凝土的耐久性。
其微小的颗粒能够填充混凝土的毛细孔隙，减少氯离子和其他有害溶质的渗透。
此外，纳米二氧化硅还能减少混凝土的收缩和开裂现象，提高其抗渗性和耐久性。
2.3 环境友好性与传统填料相比，纳米二氧化硅是一种环境友好的替代品。
它可以从废弃物中提取，无毒无害，具有较低的能耗和碳足迹。
因此，添加纳米二氧化硅的混凝土不仅具有卓越的性能，还具有可持续性和环保性。
第三部分：纳米二氧化硅的应用技术3.1 添加剂控制在混凝土中添加纳米二氧化硅时，关键是正确控制添加剂的用量。
过多的添加剂可能导致混凝土的过度致密化，从而影响混凝土的工作性能和流动性。
因此，建议根据具体的混凝土配比和使用条件，合理确定纳米二氧化硅的添加剂用量。
3.2 掺合材料优化混凝土中的掺合材料对纳米二氧化硅的应用效果也有一定影响。
根据混凝土的设计需求，可以选择合适的矿物掺合料，如矿渣粉、硅灰等，与纳米二氧化硅相结合，以实现最佳的混凝土性能。
3.3 混凝土配比设计混凝土配比设计对于纳米二氧化硅技术的应用至关重要。
合理的配比设计可以最大限度地发挥纳米二氧化硅的增强效果，并确保混凝土的工作性能和耐久性。
建议通过实验和模拟分析，根据具体的工程要求和材料特性，进行精细的混凝土配比设计。
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*2004 05 24收稿,2004 06 24修稿;**通讯联系人,E mail:maym@纳米二氧化硅粒子对聚氯乙烯膜的表面结构及浸润性能的调控作用*李新红 马永梅**王佛松(中国科学院化学研究所 北京 100080)摘 要 报道了一种简便的调控聚合物材料表面结构及浸润性能的方法.利用流延成膜和纳米二氧化硅粒子的印迹修饰作用,制备出3种具有不同表面结构的聚氯乙烯(PVC)膜,膜的浸润性能表现为与水的接触角从103 的疏水性变为65 的亲水性,再改变至130 的疏水性.扫描电镜结果表明印迹修饰后的PVC 膜具有纳米和微米尺寸的凹凸表面结构.通过对比实验证实了溶剂氯仿和NaOH 溶液并不影响膜表面的疏水性能.关键词 聚氯乙烯膜,纳米二氧化硅,印迹修饰,浸润性,表面结构众所周知,浸润性是固体材料表面的重要特征之一,它通常是由材料表面的化学组成和微观几何结构决定的.自从Wenzel [1]和Cassie [2]报道了表面粗糙度对浸润性的影响以来,许多关于这方面的报道也相继出现[3~8].一般来说,当水滴吸附在具有凹凸结构的固体表面时,空气被封在表面结构的凹部,水则同空气及固体物质的复合表面相接触,表面上储存的空气越多,则表观接触角越大,越接近于180 .材料具有特殊的浸润性能后可以大大改善材料的使用环境,扩大应用领域.如超疏水性表面在纺织、涂层、基因传输、无损失液体输送、微流体等方面都表现出了极为广泛的应用前景;超亲水玻璃制成的防雾眼镜,使人们在热气腾腾的环境中依旧保持清晰的视野.由此可见,在基础研究和应用领域中,设计一种带有可控表面结构的聚合物材料都将是一项非常重要的研究课题.改变材料表面结构的方法很多,主要有化学沉积法[9]、离子或原子注入法[10]、自组装法[11]、微波等离子体法[12]、相分离[13]、模板法[14]与电沉积法[15]等等,但这些方法都要求有特定的实验装置或需要材料表面具备特定活性的官能团或离子,通常是低表面能的氟、硅等.纳米粒子直径很小,具有很好的表面效应,常与其它高分子材料形成纳米复合材料,它自身作为材料的一部分而起改性作用[16~20].而利用无机纳米粒子去修饰制备聚合物材料表面结构的报道较少.本文利用纳米粒子的运动特性和聚合物在溶剂中的溶胀特性,制备出不同形貌结构的聚合物表面,并研究其表面的浸润性能.1 实验部分1 1 主要原料及试剂聚氯乙烯(PVC)SG 5,北京化工二厂,在室温下真空干燥24h;四氢呋喃及其它溶剂,分析纯,未处理直接使用;二氧化硅,舟山明日纳米材料有限公司提供的含水纳米SiO 2在75 的真空干燥箱中脱水24h,研磨并过200目的筛子;24 75mm 玻璃板,洗涤剂清洗至不挂水珠,去离子水反复清洗后,用水超声清洗,再用乙醇超声清洗两次,烘干.1 2 仪器及测试方法样品的表面形貌结构表征在Jeol JSM 6700F 的扫描电镜上进行;接触角在德国Dataphysics 公司(OC A20)接触角测定仪上进行测试,数据是5个不同点测定的接触角的平均值.1 3 PVC 膜的制备0 5g PVC,加入25mL 四氢呋喃(THF),搅拌溶解12h,静置脱气.室温下,在预先洁净处理好的玻璃板上用流延成膜.1 4 纳米二氧化硅(SiO 2)分散液的制备超声作用下,1 5g 的SiO 2分多次加入至50mL 的氯仿中,继续用超声波处理30min.静置2h,倒出上层清液.下层的SiO 2干燥后称重,即可计算出上层清液中SiO 2的含量为23 7g L.1 5 纳米SiO 2对PVC 膜表面的修饰将制备好的带玻璃板的PVC 膜,分别用细铜第5期2005年10月高 分 子 学 报AC TA POLYMERIC A SINIC ANo.5Oct.,2005740丝固定好两端后,再在下端悬挂一较重玻璃小球,然后垂直挂在搅拌着的盛有纳米SiO 2的氯仿悬浮液的烧杯中,作用一段时间后垂直取出并再浸入氯仿中,数秒后垂直取出,平放在培养皿中待溶剂缓慢挥发.用4mol L 的NaOH 溶液浸泡去除SiO 2粒子,再用清水洗涤至pH 值为中性,真空干燥.2 结果与讨论2 1 纳米SiO 2对PVC 膜表面的修饰作用图1描述了纳米SiO 2调控PVC 膜表面结构的制备过程.PVC 膜在搅拌着的纳米SiO 2的氯仿分散液中受溶剂氯仿的作用而发生溶胀作用,SiO 2粒子在搅拌作用下快速运动并与溶胀的PVC 膜表面碰撞,部分纳米SiO 2粒子嵌在聚合物膜表面,形成纳米SiO 2粒子层.溶剂的简单洗涤可以去除与PVC 膜表面作用不强的外层SiO 2粒子,防止PVC 膜干燥过程中SiO 2粒子的团聚.此步获得的PVC 膜表面性能将表现为SiO 2粒子的亲水性能.因PVC 对酸碱有较好的惰性,而SiO 2与氢氧化钠可以反应形成较易溶于水的硅酸钠盐,所以氢氧化钠溶液可以去除嵌在PVC 膜表面的一层纳米SiO 2粒子,而不影响PVC 膜其它性能的改变.当膜表面的纳米SiO 2粒子去除后就在膜表面形成了具有SiO 2粒子尺寸的印迹凹面结构,同时又由于少量SiO 2粒子被溶胀后的PVC 包埋而产生了SiO 2粒子尺寸的印迹凸面结构.去除表面包裹的SiO 2后,膜表面从亲水性又转变为疏水性能,而且根据Wenzel[21]方程cos r =r cos (式中r定义为粗糙度,是指真实面积与表观面积之比, r 是粗糙表面的接触角)可知,膜表面的疏水性能将会获得提高.PVCPVC filmDipped in nanosilicasuspensionWashing w i th solventR emoving nanosilica by NaO H solutionPVC film with micro and nanos truc tureFig.1 The modificati on proces s of PVC film wi th nanosilica2 2 不同实验条件的膜浸润性从PVC 膜表面结构的制备过程可知,SiO 2的氯仿分散液的处理与NaOH 去除SiO 2的过程最为重要.图2与图3考察了PVC 膜在纳米SiO 2粒子的氯仿分散液中分别处理不同时间,再分别经与NaOH 溶液后处理所得的膜表面与水的接触角的变化情况.从图2中可以看出,只用SiO 2处理后,PVC 膜与水的接触角从102 逐渐降为60 左右,即浸润性从疏水转变为亲水,这表明随着处理时间的延长,膜表面吸附的SiO 2越多.实验过程中发现与SiO 2处理的时间超过8min 后,PVC 膜溶胀皱缩很厉害,干燥后膜不容易保持平整,而且此时膜与水的接触角下降幅度很小,所以实验选择最长处理时间为8min.NaOH 与SiO 2作用不同时间的曲线表明,PVC 膜与水的接触角并不随SiO 2氯仿分散液的作用时间的延长而线性增加,在1~8min 的处理时间内出现了极大值点,而极大值点的位置又与Na OH 溶液的作用时间有关.这是因为在SiO 2氯仿分散液中的作用时间越长,膜表面粘附的SiO 2粒子越多,去除的时间也需要越长,未完全去除的暴露的SiO 2粒子会直接影响表面的浸润性能.从图3中可以看出,NaOH 作用的时间在10~30min 内接触角是随作用时间的延长而增大的,作用时间超出30min 后,变化不明显,有略微升高或降低.由前所述,可见30min 的NaOH 作用时间足于完全去除暴露在PVC 膜表面的SiO 2粒子.图2与图3都表明PVC 膜在SiO 2分散液中处理4min,再与4molL 的Na OH 溶液作用30min,能使PVC 膜获得最好的疏水性能,与水的最大接触角为(129 3 5 3) .可见通过控制SiO 2的处理时间和NaOH 的作用时间是可以实现调控PVC 膜表面与水的接触角大小的,即制备出具有不同浸润性能的PVC 膜.Fi g.2 The water contact angle varied with the dipping times i n nanos ilica s uspension7415期李新红等:纳米二氧化硅粒子对聚氯乙烯膜的表面结构及浸润性能的调控作用Fi g.3 The water contact angle varied with the dipping times i n NaO H s oluti on图4形象表现了水滴在3种PVC 膜表面的浸润结果.比较图4(a)与4(b)可以看出,PVC 膜与SiO 2处理4min 后,接触角迅速从(102 9 1 8) 降低到(65 2 6 7) ,这是由于PVC 膜表面覆盖了一层亲水的SiO 2粒子层.图4(c)表明NaOH 浸泡30min 后又可使接触角提高到(129 3 5 3) ,相比未表面处理之前的接触角(图4a)提高了近30 ,比SiO 2处理后的图4(b)所对应的接触角提高了近65 .对于膜表面组成相同的图4(c )与4(a),接触角的大幅提高是因为纳米SiO 2粒子印迹修饰后PVC 膜表面形成了微米和纳米凹凸的表面结构,即表面的粗糙程度大大增加(见图5).根据Wenzel 方程cos r =r cos 可知,对于疏水PVC 膜( >90 ), r 随着表面粗糙度的增加而变大,表面疏水性提高.Fi g.4 The water contact angle of three kinds of sa mplesa)PVC film;b)PVC fil m after dipped i n nanosilicas sus pensi on for 4min;c)PVC film (b)after re moved the nanosilicas for 30mi n2 3 PVC 膜的表面结构图5是PVC 膜表面的电子扫描结果.从图5(a)可以看出,未修饰前的PVC 膜表面很平滑.图5(b)表明纳米SiO 2粒子在PVC 膜表面保持了纳米分散,大部分在50~200nm 范围,也有少量团聚至1个 m 左右.但SiO 2粒子在PVC 膜表面的分布不够均匀、致密,不能在PVC 膜表面形成致密薄层.这也是为什么在接触角的测定过程中,膜表面的不同点的接触角有较大偏差,即图2与图3的接触角测试结果的统计方差在2 8~5 8 之间.图5(c)中SiO 2被Na OH 除去后,PVC 膜表面成鳞状粗糙结构.将图5(c)中的鳞状结构进一步放大至5 104倍,发现鳞状结构的精细结构是由大小为30~150nm 的纳米孔洞和纳米凸起构成的.可见,此种表面处理方法可以将PVC 膜表面修饰成具有微米 纳米相结合的表面结构,大大Fi g.5 Surface structures of three kinds of s amples performed on a scanning electron microscopy (SEM )a)PVC film;b)PVC film after di pped in nanosilicas s uspension for 4min;c)PVC fil m (b)after removed the nanosilicas for 30min;d)Enlarge vie w of pic ture (c)742高 分 子 学 报2005年提高了膜表面的粗糙度;可以在不改变表面化学组成且未用任何低表面能物质如含氟材料修饰下,提高固体材料表面的疏水性能.2 4 溶剂氯仿和NaOH 溶液对膜表面浸润性能的影响为考察溶剂氯仿对膜表面浸润性能的影响,依照实验部分1 5节条件进行对照实验,并测定处理后的PVC 膜表面与水的接触角.从图6中可以看出,溶剂氯仿浸泡PVC 膜后,PVC 膜表面的接触角均略有下降至80~90 之间.可见,溶剂氯仿对PVC 膜表面的溶胀作用并不能提高膜的疏水性能.Fi g.6 The water contact angle of PVC fil ms onl y treated with chloroform为考察NaO H 溶液对膜表面浸润性能的影响,依照实验部分1 5节进行两个对比实验.第一,PVC 膜直接在4mol L 的NaOH 溶液分别浸泡10,20,30,40min,再用去离子水浸泡洗涤至中性,测试膜的接触角变化.第二,将PVC 膜在搅拌着的氯仿溶剂中浸泡4min 后,再在4mol L 的NaOH 溶液分别浸泡10,20,30,40min,再用去离子水浸泡洗涤至中性,测试膜的接触角变化.分别用浸泡时间和水滴在膜表面的接触角大小得到图7.从图7中空心圆圈代表的接触角大小可知,PVC 膜表面经过4mol L 的NaOH 浸泡后,接触角的变化不大,与作用前的PVC 膜的接触角相近.而经过氯仿与Na OH 溶液共同处理后的PVC 膜表面的接触角大小如图7中下方实心小方块所示.从各点的线性关系可以看出,Na OH 溶液处理后,膜的接触角与单氯仿作用4min 的PVC 膜的接触角大致相同.这都说明了NaOH 溶液对PVC 膜表面没有蚀刻作用,并不会影响膜表面的疏水性能的改善.可见PVC 膜疏水性能的提高是受纳米SiO 2粒子的印迹修饰作用所形成的粗糙精细结构的影响所至,而不受溶剂和NaOH 溶液的影响.Fi g.7 The contact angles of s amples only treated wi th NaOH solution or treated corporately with chloroform andNaOH solution综上所述,本文通过纳米SiO 2粒子对聚氯乙烯膜表面印迹修饰作用,实现PVC 膜表面浸润性由疏水到亲水,再到疏水性的变化.并且对比膜原来的疏水性,在没有任何低表面能物质修饰下,通过增加膜表面的粗糙程度使PVC 膜与水的接触角提高了近30 .可见,纳米SiO 2粒子在制备聚合物膜的微米和纳米相结合的表面结构、调控膜的浸润性能可以起到很重要的作用.这种控制表面结构及调节浸润性能的方法简单、易操作、不需要昂贵的设备.REFERENCES1 Wen zel R N.J Ph ys Ch em,1949,53:1466~14672 Cas sie A B D.Di scuss Faraday S oc,1948,3:11~123 Dreli ch J,Mi ller J ngmui 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Three kinds of poly(vinyl chloride)(PVC)films with different surface structure were prepared by the imprinting of nanosilicas.The wettability studies of these films showed that the contact angle for water was changed from103 to 65 ,then improved to130 .The PVC film surface was exa minated by using a scanning electronic microscope.It was showed that the PVC film surface had nanoholes and nanoprotrudings structure after being imprinted with nanosilicas,and the parallel e xperiments proved that chloroform and NaOH solutions could not improve the we ttability of PVC films.Key words Poly(vinyl chloride)film,Imprinted modification,Nanosilica,Wettability,Surface structure。