羟基硅油原位改性制备疏水性沉淀二氧化硅_马志领

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一种硅橡胶表面疏水性涂层的制备方法[发明专利]

一种硅橡胶表面疏水性涂层的制备方法[发明专利]

专利名称:一种硅橡胶表面疏水性涂层的制备方法专利类型:发明专利
发明人:金海云,周蕊,高乃奎,彭宗仁,乔冠军,金志浩申请号:CN200810232743.6
申请日:20081209
公开号:CN101434709A
公开日:
20090520
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种硅橡胶表面疏水性涂层的制备方法,该方法以正硅酸乙酯为前躯体,无水乙醇为熔剂,在碱性催化的条件下,制备出二氧化硅溶胶,并加入硅烷偶联剂,对其进行改性处理;硅橡胶绝缘子表面清洁处理后,浸入改性的二氧化硅溶胶中进行提拉法镀膜,形成一次涂层,得到具有类似于芋头叶子的微纳米级粗糙结构;干燥后再浸入自制的氟硅烷溶胶中提拉法二次镀膜,然后放入烘箱中100-120摄氏度热处理。

一次涂层微纳米级粗糙结构经过具有低表面氟硅烷溶胶二次镀膜修饰,得到能耐酸碱的透明的的疏水性涂层。

申请人:西安交通大学
地址:710049 陕西省西安市咸宁路28号
国籍:CN
代理机构:西安通大专利代理有限责任公司
代理人:朱海临
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羟基硅油改性水性聚氨酯的制备与性能研究

羟基硅油改性水性聚氨酯的制备与性能研究
2 0 mi n , 之后加入总质量 5 %的 D M P A( D MF溶 解 )
物, 这样不仅提高 WP U材料 的性能 , 而且扩大 了聚 硅氧烷和聚氨酯材料的使用范围 J 。 本研 究 以二 苯基 甲烷 二 异 氰 酸 酯 ( MD I ) 、 聚 乙 二醇( P E G ) 和P D M S 为主要原料 , 制备有机硅一 聚氨 酯嵌段共聚物, 并重点分析不 同 P D M S用量对改性 后 WP U性 能及 胶膜 的耐 水性 和力 学 性能 的影 响 。
1 实验 部分 1 . 1 主 要原料
匀速搅拌 1 0 m i n , 然后加人剩余部分 M D I 和称量好 的P D MS , 加 3— 4滴 D B T D L, 然 后在 7 0℃下 继续 恒
温匀速 搅拌 , 反 应过 程 中注 意粘度 变化 , 发现 粘度 过 大时则 加入 适量 丙 酮降粘 。用二 正 丁胺 法测 定反 应 体系的 N C O含 量 , 待达 到理论 N C O质 量分 数 3 . 5 % 时, 最 后再 加 入 总 质 量 分 数 6 %的 B D O扩 链 1 h 。
扩链结束后 , 将反应体系降至 3 0— 3 5℃ , 向其 中加
入适 量 T E A 中 和 (中 和 度 为 1 1 0 %) , 强 力 搅 拌
MD I , 工业级 , 烟 台万 华 聚氨 酯 股 份 有 限公 司 ; P E G( M =1 0 0 0 ) , 分析纯 , 天 津 市 锦 源 进 出 口贸 易 有 限公 司 ; Ⅳ, N - - '  ̄基 甲酰胺 ( D M F ) , 分析纯 , 天津
耐 化学 品性 羟基 硅 油 ( P D MS ) 对其进行 改性 , 但 是 改性 后 WP U的机 械性 能 较 差 J , 而 WP U虽 然具 有 较好 的机械 性能 但 是 耐水 性 较 差 , 为 了让 两者 优 势 互补 , 往 往通 过交 联 改性形 成 聚 硅氧 烷 一 聚氨 酯共 聚

亲水性和疏水性聚合物对纳米SiO2的表面改性,无机化学论文

亲水性和疏水性聚合物对纳米SiO2的表面改性,无机化学论文

亲水性和疏水性聚合物对纳米SiO2的表面改性,无机化学论文 近年来,随着纳米技术的不断发展,纳米材料在传感、生物医学、成像和药物输送等方面有广泛的应用。

而纳米SiO2是目前应用最广泛的无机非金属纳米材料之一。

纳米SiO2表面存在不同键合的羟基,主要有三种形式:(1)孤立硅羟基 (Isolated silanols);(2)连生缔合硅羟基 (Vicinal silanols);(3)双生硅羟基(Geminal silanols)。

这些基团具有强烈的吸水性,极易发生团聚。

同时纳米SiO2粒子比表面积大、表面能高、处于热力学非稳定状态,因而具有较高的反应活性,所以在有机相中难以润湿和均匀分散,因此限制了纳米SiO2的实际应用。

为解决纳米SiO2的分散性和与聚合物、有机介质的相容性问题,必须对其表面进行改性。

纳米SiO2表面改性的方法主要有两种:(1)表面物理改性,即通过吸附、涂覆、包覆等物理作用对纳米SiO2进行表面改性;(2)表面化学改性,即通过纳米SiO2表面的羟基与改性剂之间进行化学反应,改变纳米SiO2的表面结构和状态来达到改性的目的,主要有三种方法———酯化法、偶联剂法和表面接枝聚合法。

通过不同的表面化学改性方法合成SiO2/聚合物复合材料,这类复合材料将无机纳米SiO2的光学、电学、力学性能和热稳定性能等与聚合物的易成膜、化学活性和加工性等优异性能结合起来,为新材料的发展提供了一种新途径,所以是材料领域中一个备受关注的研究课题。

本文综述了近几年亲水性、疏水性和两亲性聚合物对纳米SiO2的表面化学改性以及获得的研究进展。

纳米SiO2表面因含有大量未形成氢键的孤立、双生硅羟基,这也就为聚合物对其改性提供了改性条件。

根据分子结构和极性,可将改性聚合物分为三类:(1)亲水性聚合物,如聚氧乙烯甲基丙烯酸酯(POEM)、聚乙二醇(PEG)、聚甲基丙烯酸(PMAA)、聚丙烯酰胺(PAM)等;(2)疏水性聚合物,如聚苯乙烯(PSt)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等;(3)两亲性聚合物,如含有季铵基的聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯即P(DMAEMA-Q)、聚(偏二氟乙烯-共聚-三氟氯乙烯)接枝聚(4-苯乙烯磺酸-共聚-3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)即P(VDF-co-CTFE)-g-P(SSA-co-MPS)和聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PSt-PGMA)等。

疏水亲油复合棉织物的制备及其性能

疏水亲油复合棉织物的制备及其性能

疏水亲油复合棉织物的制备及其性能作者:陈春晖许多李治江吉强来源:《现代纺织技术》2022年第04期摘要:為促进绿色油污吸附材料的研制,以纯棉机织物、毛巾织物为基体,采用浸渍法引入二氧化硅纳米颗粒增加表面粗糙度,通过长链烷烃疏水基团降低表面能,获得疏水亲油棉织物。

采用机织物/毛巾织物3-5层的层间复合方式制备疏水亲油复合型棉织物,并对其吸油倍数、保油率、吸油总量进行测试与分析。

结果表明:复合型棉织物吸油性能得到提高,复合方式影响其吸油性能。

毛巾织物复合在外层时,吸油倍数和吸油总量高,外层织物为机织物复合时,保油率高。

疏水亲油复合型棉织物对原油的吸油倍数、保油率最高分别为206%、89.6%。

关键词:棉织物;疏水亲油;二氧化硅纳米颗粒;复合棉织物中图分类号:TB332文献标志码:A文章编号:1009-265X(2022)04-0115-09Preparation and properties of hydrophobic-oleophylic composite cotton fabricsSCHEN Chunhui, XU Duo, LI Zhijiang, JI Qiang(College of Mechanical and Electrification Engineering, Tarim University, Alaer 843300,China)Abstract: In order to advance the development of green oil pollution adsorption materials, we used impregnation method by introducing silica nanoparticles to strenghten the surface roughness and long-chain alkane hydrophobic groups to reduce the surface energy based on cotton woven fabrics and cotton towel fabric, obtaining hydrophobic-oleophylic cotton fabrics. We prepared the hydrophobic-oleophylic cotton fabrics with an alternative use of 3-5 layers of cotton woven fabric and cotton towel fabric, tested and analyzed their oil absorption capacity, oil retention rate as well as total oil absorption. As a result, the oil absorption performance of composite cotton fabrics is improved,which indicates that the composite mode affects the oil absorption performance. When the towel fabric is laminated on the outer layer, the oil absorption capacity and total oil absorption are high; otherwise, the retention rate is high. The highest oil absorption capacity and oil retention rate of the hydrophobic-lipophilic composite cotton fabrics to crude oil are respectively 206% and 89.6%.Key words: cotton fabric; hydrophobic-oleophylic; silica nanoparticles; composite cotton fabrics石油运输最主要的方式是海运,海上溢油事件也不断发生[1]。

羟基硅油原位改性制备疏水性沉淀二氧化硅

羟基硅油原位改性制备疏水性沉淀二氧化硅

高, 改性效果越明显。原位改性使沉淀二氧化硅吸油率降低。 关键 词 : 沉淀二 氧化硅 ; 羟基硅油 ; 原位 改性 ; 疏水性 ; 相容性 中图分类号 :Q 2 . T 17 2 文献标识码 : A 文章编号 :0 6— 9 0 2 1 )3~ 06—0 10 4 9 (0 1 0 0 3 3
b c d g e n r a e 4. 9 i e ei c e s d t 2 5 % a d 2 . 7 r s e t ey t e s l r e aiemoe ua eg to y r x ls io e ol t e r o n 2 1 % e p c i l ;h ma l lt lc lrw ih fh d o y i c n i, v er v l h h g e y r x l o t n , emoe o vo smo i c t n e fc .I d i o ,rs u mo i c t n as e u e eo L b ob r- ih rh d o y n e t t r b iu df ai f t n a d t n i i d f ai lo r d c d t ia s r a c h i o e i vt i o h
t0 o e i iae S O2 i fprc pttd i . Ke y wor s: e i iae i c h d o y iio e ol i-i di c to hy r p o i e e c mp tblt d prc ptt d sl a; y r x lslc n i;nst mo f a in; d o h b c d g e; o ai ii i u i r y
F T r—I n lssi d c t d t a y r x ls io e olh d b e r f d o t i 2 s r c y c e c b n s S R a ay i n i ae h t d o y i c n i a e n g at n o S O u f e b h mi  ̄ o d . EM n iae h l e a i dc td

疏水性可调型纳米二氧化硅的制备

疏水性可调型纳米二氧化硅的制备

疏水性可调型纳米二氧化硅的制备王维;刘玉硕;房冉冉;谭向君;马智超【摘要】为获得疏水性纳米SiO2无机填料,选用3种长链型硅烷偶联剂辛烷基、十二烷基、十六烷基三乙氧基硅烷,在无水条件下制备疏水纳米SiO2,利用红外光谱、透射电镜、比表面积表征产物结构,采用润湿性、固体表面自由能、有机相容性考察产物疏水效果.结果表明:经有机化改性,纳米SiO2颗粒由强亲水性转变为强疏水性,团聚现象明显减弱,表面自由能大幅降低,与有机溶剂的相容性显著提高;通过优化工艺参数得到改性剂与纳米SiO2的最佳质量比为2∶1,产物最大疏水角为145.36°,并得到一种结构控制性能的“润湿调控”机制.【期刊名称】《中国粉体技术》【年(卷),期】2018(024)004【总页数】5页(P44-48)【关键词】硅烷偶联剂;疏水;改性;润湿调控【作者】王维;刘玉硕;房冉冉;谭向君;马智超【作者单位】中国石油大学胜利学院机械与控制工程学院,山东东营257061;中国石油大学胜利学院机械与控制工程学院,山东东营257061;中国石油大学胜利学院机械与控制工程学院,山东东营257061;中国石油大学胜利学院机械与控制工程学院,山东东营257061;中国石油大学胜利学院机械与控制工程学院,山东东营257061【正文语种】中文【中图分类】TQ127.2纳米SiO2强度高,模量大,具有许多优异的性能[1],作为有机基体中的无机填料广泛应用于橡胶、塑料、涂料、陶瓷、高分子复合材料、功能材料等领域[2-3],然而纳米SiO2表面携带大量羟基,在有机基体中不能很好地分散,所以需要进行表面改性[4-7]。

表面润湿性是指液体在固体材料表面的铺展能力,通常以水滴在其表面上形成的接触角来衡量。

接触角小于90°的表面为亲水表面,大于90°的表面为疏水表面[8]。

为了提升纳米SiO2与有机基体的相容性,常借助偶联剂[9]进行有机化改性,用疏水性强的基团置换纳米SiO2表面的羟基,使之由强亲水性转化为一定程度的疏水性[10]。

羟基硅油原位改性制备疏水性沉淀二氧化硅

羟基硅油原位改性制备疏水性沉淀二氧化硅

万方数据万方数据38无机盐工业第43卷第3期要较多的酒精加入才能浸没。

可能是由于203一M分子量较大,端羟基含量较少,部分SiO:与硅油结合而其他部分得不到改性,导致硅油在siO:表面分布不均匀。

203一B、203一D改性Si02疏水度随着羟基硅油加入量的增大而增大,在羟基硅油加入量为17.9%时疏水度达到最大值,分别为24.59%和22.17%,而203一B比203一D对疏水度的影响大,说明相对分子质量的大小及羟基含肇对反应有影响。

羟基硅油相对分子质量越小,羟基含量越高,反应活性越强,改性效果越明显。

由表2可知,改性前siO:的吸油率为5.9mL/g,改性后大部分在2.OmL/g左右。

羟基硅油改性使siO:表面有机基团增多,与有机物相容性提高,因此降低了吸油率。

表2各样品吸油率和疏水度2.4SEM分析图2为改性前后沉淀Si02SEM照片。

由图2可知:未改性siO:一级颗粒为纳米级,粒度在50砌左右,但颗粒团聚非常严重,团聚颗粒的粒径在几微米到几十微米之间;203一B改性的SiO:团聚颗粒粒径在10“m以下,分散性得到很大提高。

同时看到,改性后siO:界面比改性前模糊,显示SiO:表面有一层有机物旧1。

图2改性前后沉淀Si02的SEM照片图3为改性前后沉淀siO,与PP共混物冲击断面的sEM照片。

由图3看出:未改性SiO,在PP中分散不均匀,有许多呈团聚状,sio:颗粒明显裸露,说明具有较高表面能的siO:与低表面能的PP缺乏界面黏结性,PP/Si0:共混物的断裂发生在PP与si02的界面上;由203一B改性的si02在PP中的分散趋于均匀,SiO:颗粒被基体覆盖,断裂发生在颗粒周围的PP上,表现了良好的界面状态。

图3表明,203一B的加入增强了Si02与PP的黏结性,改善了两相之间的相容性。

图3改性前后SiO:与PP共混物冲击断面SEM照片3结论1)羟基硅油分子通过化学键接枝到siO:颗粒表面,制得原位改性沉淀SiO:,降低了Si0:表面羟基及吸附水含量,增加了有机物含量。

硅烷封端羟基硅油改性端硅氧烷聚氨酯密封胶的研究

硅烷封端羟基硅油改性端硅氧烷聚氨酯密封胶的研究

第 9期
王文荣 ,等 :硅烷封端羟基硅油改性端硅氧烷聚氨酯密封胶的研究
· 72·9
异氰酸酯只与聚醚多元醇反应 ,有机硅链段不容易 进入聚合物链段中 ,而且随着有机硅含量的增加 ,材 料相分离逐渐加剧 ,致材料力学性能下降 [ 10 ] 。
作者分别合成了 SPU 和硅烷封端的羟基硅油 , 再通过不同比例的混合 ,得到硅烷封端羟基硅油改 性的 SPU 密封胶 。由于制备的硅烷封端羟基硅油 与 SPU 具有相同的链端活性基团 ,能够共同参与固 化反应 ,使有机硅链段进入 SPU 的交联网络结构 中 ,更好地提高了有机硅材料与 SPU 的相容性 ,从 而提高了 SPU 密封胶的柔韧性 。用分别合成两种 材料再混合配制的方法 ,更加有利于控制密封胶的 性能 ,以适应应用中的不同需求 ,有广阔应用前景 。
有机硅材料是分子结构中含有硅元素的高分子
材料 ,由于其独特的结构而具有极好的耐高低温性 能 ,优良的化学稳定性等 。因此 ,在其他高分子材料 的制备过程中添加一定量的有机硅材料 ,有助于进 一步提高材料的柔韧性以及耐候 、耐水 、耐化学介 质 、耐燃油和耐热等特性 。
目前国内外对有机硅改性其他高分子材料 (如 聚氨酯 、环氧树脂 、丙烯酸酯等 ) 的研究越来越广 泛 [ 5~9 ] ,但是对有机硅共聚改性 SPU 的研究还比较 少 ,这主要是由于羟基硅油和聚醚多元醇的羟基与 异氰酸酯的反应活性相差较大 ,在共聚反应中 ,往往
1 实验部分
111 主要原料 2, 42甲苯二异氰酸酯 ( TD I) , CP, 日本三井公
司 ;聚醚多元醇 :聚醚 330N ( 1618 聚醚 ) , M n 5 000, 羟值 32~36 mg KOH / g,山东东大聚合物股份有限 公司 ;α,ω2二羟基聚二甲基硅氧烷 ( 107 硅橡胶 ) , M n为 12 000,江西星火化工厂生产 ;硅烷偶联剂 :γ2 氨丙基三乙氧基硅烷 ( KH550 ) ,南京曙光化工厂 ; 苯胺甲基三乙氧基硅烷 (ND - 42) ,金坛市河头有机 化工厂 ; N 2苯基 2γ2氨丙基三甲氧基硅烷 ( Y9669 ) , GE公司 ; N 2乙基三甲氧基硅 222甲基丙基胺 (A 2L ink 15) , GE公司 ;填料 :重质碳酸钙 ,纳米活性碳酸钙 , 纳米二氧化硅 ,二氧化硅 ,均为工业品 ;催化剂 :二月 桂酸二丁基锡 (DBTDL ) ,试剂级 ,上海凌峰化学试 剂有限公司 ;辛酸亚锡 ,试剂级 ,山东省沧州精细化 工实验厂 。 112 密封胶的制备 11211 端硅氧烷聚氨酯的制备

超亲油亲水疏水纳米二氧化硅

超亲油亲水疏水纳米二氧化硅

超亲油/亲水/疏水纳米二氧化硅纳米二氧化硅亲油处理后的优势:优势一:没处理纳米二氧化硅在乙酸乙酯、丁酮、异丙醇等溶剂中难分散,粘度大;亲油改性后的纳米二氧化硅在乙酸乙酯、丁酮、异丙醇等有机溶剂中分散容易,快速,粘度低。

优势二:没处理纳米二氧化硅做成的涂层一般,不致密,不耐磨,粗糙;亲油改性后的纳米二氧化硅所做成的涂料油漆韧性好,致密度大,耐磨,涂层光滑。

优势三:没处理纳米二氧化硅使用时粉尘大,而亲油改性的纳米二氧化硅无粉尘,操作环境好。

★疏水纳米二氧化硅跟亲油纳米二氧化硅相比,是同时具备亲油疏水的功能,具有荷叶效果;★亲水处理的纳米二氧化硅在水中的润湿性由于未处理的,分散效果好。

技术指标:杭州*85351209项目指标型号VK-SP30S VK-SP30H VK-SP30F外观白色粉末白色粉末白色粉末含量(%)99.8 99.8 99.8平均粒径(nm)30 30 30ph值---- 6-7 6-7比表面积(㎡/g)200±35 210±35 210±35表观密度(g/l)30-60 30-60 30-60表面性质亲油亲水疏水使用范围:1、亲油纳米二氧化硅用于非水性涂料、油漆、胶水、塑料、橡胶里面效果都很好。

可以用于乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酮、dmf,溶剂油、异丙醇里等。

2、亲水纳米二氧化硅可用于水性涂料,油漆,胶黏剂等,分散性好,制浆容易。

3、疏水纳米二氧化硅可用于特殊涂层,可起到疏水,防水的作用。

贮运:气相纳米二氧化硅应贮存在通风、干燥的仓库中。

在运输过程中,要防潮、防水、防压、搬运时勿摔扔。

包装:10公斤/袋。

改性SiO2聚硅氧烷无氟超疏水涂层的制备及性能

改性SiO2聚硅氧烷无氟超疏水涂层的制备及性能

摘要:为了提高基体材料的防污能力,在基体表面制备了一种无氟超疏水复合涂层。

首先,使用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)对二氧化硅(SiO2)微纳米颗粒进行疏水改性,其次,将改性后的SiO2颗粒与有机硅烷混合,利用硅烷的水解、聚合在基体材料的表面得到一层稳定的无氟超疏水复合涂层。

采用FTIR、TGA、SEM、AFM和接触角测量仪对涂层的化学组成、表面微观结构和疏水性能进行表征。

结果表明:复合涂层表面具有微纳米尺度的粗糙结构,并具有优异的自清洁性和耐磨损性;未磨损前接触角达151°,磨损100周次后接触角进一步提高至161°。

结论(1)通过FTIR和TGA对改性前后SiO2颗粒进行分析,表面含有大量硅羟基的SiO2颗粒能与HDTMS反应,在SiO2颗粒的表面引入疏水性烷基长链,制备出疏水性改性的微纳米SiO2颗粒。

(2)将疏水微纳米SiO2颗粒与MTES和DEDMS在酸性条件下水解制备得到的疏水涂料可以涂覆在多种基材表面,其中含有2.00 g疏水微纳米SiO2颗粒,1.34 g MTES、0.74 g DEDMS配方的涂料经120 ℃干燥固化可得到无氟超疏水复合涂层,涂层表面水滴的静态接触角为151°,具有自清洁性能。

(3)有机硅烷将微纳米尺寸疏水SiO2颗粒固定在基体表面可以制备具有耐磨损性能的无氟超疏水涂层。

并且,通过接触角、SEM和AFM测试表明,摩擦可以进一步提高涂层表面粗糙度,进而增强涂层表面的超疏水性能,磨损后接触角从151°提高至161°。

本文利用HDTMS改性SiO2颗粒,用改性后SiO2颗粒和有机硅烷在基体表面制备一种无氟超疏水涂层,与含氟超疏水涂层相比,该涂层制备工艺简单、成本低、污染少,拓宽了基体使用范围,在金属、建筑、纺织等防污领域方面具有很好的应用前景,对无氟耐磨损超疏水涂层材料的开发具有一定的参考意义。

图文导读制备过程反应机理。

羟基硅油原位改性制备疏水性沉淀二氧化硅

羟基硅油原位改性制备疏水性沉淀二氧化硅

表 1 各产品的 I 1 、I 2 及 I 1 / I 2
样品 SiO2
I
* 1
/%
( 1 100 cm - 1 )
96. 2
I 2 /% ( 3 450 cm - 1 )
48. 4
SiO2 /203 - B
97. 0
31. 5
SiO2 /203 - D
63. 5
12. 5
SiO2 /203 - M
中用作填充剂时会给被填充物带来不利影000ml四颈烧瓶中加入40jacc一羟基聚二甲基硅氧烷又称羟基硅硫酸钠和466ml水在30下搅拌30min升温油分子中含有大量siosi键在中性条件下比85滴加质量分数为12的硫酸溶液至体系ph较稳定但在酸碱条件下极易水解成大量的硅羟基为105陈化20min
无机盐工业
2. 2 FT - IR 分析
图 1 为改性前后沉淀 SiO2 FT - IR 图。由图 1 看出: 未改性 SiO2 ,在 3 420 ~ 3 450 cm - 1 处为羟基 特征吸收峰; 在 1 630 cm - 1 处为结合水吸收峰; 在 1 100 cm - 1 处 为 Si—O—Si 键 的 特 征 吸 收 峰; 在 958 cm - 1 处 为 Si—OH 键 的 弯 曲 振 动 锋; 在 467 cm - 1 处为 Si—O 键特征吸收峰。由图 1 还可以 看出: 不同羟基硅油改性 SiO2 ,在 2 970 cm - 1 处为甲 基特征吸收峰,说明羟基硅油接枝反应到二氧化硅 上; 在 958 cm - 1 处 的 Si—OH 键 的 弯 曲 振 动 锋、 3 420 ~ 3 450 cm - 1 处的 羟 基 的 特 征 吸 收 峰 在 加 入
2 结果与讨论
2. 1 沉淀 SiO2 的生成及改性原理 硅酸钠在酸性条件下生成原硅酸,小分子硅酸

改性SiO2粒子制备超疏水表面的研究

改性SiO2粒子制备超疏水表面的研究

改性SiO2粒子制备超疏水表面的研究
张之秋;杨文芳;顾振亚;霍瑞亭
【期刊名称】《涂料工业》
【年(卷),期】2010(040)007
【摘要】通过改性SiO2粒子和其他几种物质共混配制涂料,在PVC膜材上进行涂层烘干并焙烘,获得超疏水涂层表面.讨论了几种物质的用量对表面性能及形态的影响;初步探索了表面微结构对接触角的影响.利用改性SiO2粒子成功制备出了超疏水表面;获得了最佳涂层工艺条件;结构的粗糙度对接触角有着直接的影响.
【总页数】5页(P10-13,16)
【作者】张之秋;杨文芳;顾振亚;霍瑞亭
【作者单位】天津工业大学纺织学院,天津,300160;天津工业大学纺织学院,天津,300160;天津工业大学纺织学院,天津,300160;天津工业大学纺织学院,天
津,300160
【正文语种】中文
【中图分类】TQ630.1
【相关文献】
1.不同粒径单分散SiO2粒子的制备与表面改性 [J], 刘文军;罗鲲;喻亮
2.乙烯基三乙氧基硅烷改性SiO2纳米粒子的研究 [J], 梁淑敏
3.纳米SiO2核壳粒子改性聚乳酸的研究 [J], 吕晗笑;崔玉祥;孙树林;王云鹤;张会轩
4.基于CaCO3/SiO2复合粒子的超疏水表面制备 [J], 方京男;洪碧圆;童威;雷群芳;
方文军
5.接枝改性纳米SiO2粒子增强CF与聚酰亚胺树脂界面性能研究 [J], 张国亮;汤龙其;王士华;陈杰;郭帅;龙柱
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器: FTS - 40 型红外光谱仪,KYKY - 2800B 型扫描 电镜( SEM) ,S4800 型扫描电镜( SEM) 。 1. 2 SiO2 的制备
在 1 000 mL 四颈烧瓶中加入 40 g 硅酸钠、6 g 硫酸钠和 466 mL 水,在 30 ℃ 下搅拌 30 min,升温至 85 ℃ ,滴加质量分数为 12% 的硫酸溶液至体系 pH 为 10. 5,陈化 20 min。加硫酸调整 pH 至 4. 7,加入 羟基 硅 油,陈 化 1. 5 h。 过 滤,滤 饼 经 水 洗 至 无 SO24 - ,乙醇洗涤除去水分,干燥得白色粉末。 1. 3 SEM 分析
91. 7
31. 2
注* I = 100% - T; T 为透光率。
I1 / I2
2. 0 3. 1 5. 1 3. 0
2. 3 吸油率和疏水度 表 2 为改性前后沉淀 SiO2 吸油率和疏水度。由
表 2 看出: 未改性 SiO2 疏水度为 0,羟基硅油的引入 使沉淀 SiO2 疏 水 度 明 显 得 到 改 善。203 - M 改 性 SiO2 疏水度规律性不大,在疏水性测定过程中,当样 品加入水中时,会有部分立即浸没,而另一部分则需
关键词: 沉淀二氧化硅; 羟基硅油; 原位改性; 疏水性; 相容性 中图分类号: TQ127. 2 文献标识码: A 文章编号: 1006 - 4990( 2011) 03 - 0036 - 03
Preparation of hydrophobic precipitated SiO2 by in-situ modification of hydroxyl silicone oil
表 1 各产品的 I 1 、I 2 及 I 1 / I 2
样品 SiO2
I
* 1
/%
( 1 100 cm - 1 )
96. 2
I 2 /% ( 3 450 cm - 1 )
48. 4
SiO2 /203 - B
97. 0
31. 5
SiO2 /203 - D
63. 5
12. 5
SiO2 /203 - M
Ma Zhiling,Hao Xuehui,He Jiayin,Zhou Jian
( School of Chemistry and Environmental Science,Hebei University,Baoding 071002,China)
Abstract: Hydrophobic precipitated SiO2 was prepared by in-situ modification with hydroxyl silicone oil as modifier. FT - IR analysis indicated that hydroxyl silicone oil had been grafted onto SiO2 surface by chemical bonds. SEM indicated that the agglomerate phenomenon and dispersion property were improved by in-situ modification,and the compatibility with organic matrix,such as polypropylene resin,was increased. Hydrophobic property test showed that when the dosage of hydroxyl silicone oil 203 - B and 203 - D both reached 17. 9% ( mass ratio of hydroxyl silicone oil and SiO2 ) ,the hydrophobic degree increased to 24. 59% and 22. 17% respectively; the smaller relative molecular weight of hydroxyl silicone oil,the higher hydroxyl content,the more obvious modification effect. In addition,in-situ modification also reduced the oil-absorb ratio of precipitated SiO2 .
1 实验部分
1. 1 实验原料及仪器 原 料: 1 ) 硅 酸 钠,工 业 级,n ( SiO2 ) /
n( Na2 O) = 2. 4; 2) 羟 基 硅 油 203 - B[w ( OH ) ≥ 8% ]、203 - D[3. 1% ≤ w ( OH) ≤4. 5% ]、203 - M [1. 1% ≤w( OH) ≤2. 0% ]; 3) 浓硫酸、硫酸钠、无水 乙醇、邻苯二甲酸二丁酯 ( DBP) ,均为分析纯。仪
表 2 各样品吸油率和疏水度
羟基硅油型号 未加
203 - B
203 - D
203 - M
羟基硅油加 入量 /%
0 21. 4 17. 9 14. 3 10. 7
7. 1 21. 4 17. 9 14. 3 10. 7
Key words: precipitated silica; hydroxyl silicone oil; in-situ modification; hydrophobic degree; compatibility
沉淀 SiO2 表面改性常使用含氮和卤化物的有 机化合物作为改性剂,在反应中产生胺、氨气或盐酸 等腐蚀性物质腐蚀设备,且这些腐蚀性物质夹杂在 SiO2 中 用 作 填 充 剂 时 会 给 被 填 充 物 带 来 不 利 影 响[1 - 5]。α,ω - 羟 基 聚 二 甲 基 硅 氧 烷 又 称 羟 基 硅 油,分子中含有大量 Si—O—Si 键,在中性条件下比 较稳定,但在酸碱条件下极易水解成大量的硅羟基, 可与沉淀 SiO2 表面上的羟基缩合,从而接枝到 SiO2 表面。笔者试图通过该方法赋予沉淀 SiO2 疏水性, 以改善其与有机基体的相容性。
羟基硅油 后 峰 值 明 显 减 弱,说 明 羟 基 硅 油 接 枝 到
SiO2 上,使其表面羟基和吸附水含量减少。
图 1 样品的红外光谱图
水解产物羟基与沉淀 SiO2 表面羟基发生反应, 带有甲基的小分子有机物质接枝到 SiO2 表面,使产 品由亲水变为疏水,达到改变表面性质的目的。
1 100 cm - 1 处 Si—O—Si 键的特征吸收峰,改性 前后的吸光率受反应影响较小,以其为标准,可以比 较其 他 基 团 的 改 变 情 况。表 1 给 出 了 各 样 品 在 1 100 cm - 1 处的吸光率( I 1 ) 、3 450 cm - 1 处的吸光 率( I 2 ) 及两者比值。3 420 ~ 3 450 cm - 1 处为羟基 的特征吸收峰,羟基含量及吸附水的多少对其影响 较大。由表 1 看出,加羟基硅油改性后比值明显提 高,说明羟 基 含 量 减 少,同 时 降 低 了 对 水 的 吸 附 能 力,而羟基硅油的羟基含量对样品影响不大。
无机盐工业
第 43 卷 第 3 期
36
INORGANIC CHEMICALS INDUSTRY
2011 年 3 月
羟基硅油原位改性制备疏水性沉淀二氧化硅
马志领,郝学辉,何佳音,周 健
( 河北大学化学与环境科学学院,河北保定 071002)
摘 要: 采用羟基硅油原位改性制备疏水性沉淀二氧化硅。红外光谱( FT - IR) 分析表明,羟基硅油通过化学 键接枝到二氧化硅表面。扫描电镜( SEM) 分析表明,原位改性改善了沉淀二氧化硅的团聚现象,使之分散性提高, 与有机基体聚丙烯树脂的相容性增大。疏水性测试表明,羟基硅油 203 - B 和 203 - D 的用量( 羟基硅油与原料中 二氧化硅的质量比) 达到 17. 9% 时,疏水度分别达到 24. 59% 和 22. 17% ,羟基硅油相对分子质量越小,羟基含量越 高,改性效果越明显。原位改性使沉淀二氧化硅吸油率降低。
2. 2 FT - IR 分析
图 1 为改性前后沉淀 SiO2 FT - IR 图。由图 1 看出: 未改性 SiO2 ,在 3 420 ~ 3 450 cm - 1 处为羟基 特征吸收峰; 在 1 630 cm - 1 处为结合水吸收峰; 在 1 100 cm - 1 处 为 Si—O—Si 键 的 特 征 吸 收 峰; 在 958 cm - 1 处 为 Si—OH 键 的 弯 曲 振 动 锋; 在 467 cm - 1 处为 Si—O 键特征吸收峰。由图 1 还可以 看出: 不同羟基硅油改性 SiO2 ,在 2 970 cm - 1 处为甲 基特征吸收峰,说明羟基硅油接枝反应到二氧化硅 上; 在 958 cm - 1 处 的 Si—OH 键 的 弯 曲 振 动 锋、 3 420 ~ 3 450 cm - 1 处的 羟 基 的 特 征 吸 收 峰 在 加 入
2 结果ห้องสมุดไป่ตู้讨论
2. 1 沉淀 SiO2 的生成及改性原理 硅酸钠在酸性条件下生成原硅酸,小分子硅酸
通过脱水缩聚反应联接形成具有无规则链枝状结构 的球形粒 子,这 种 粒 子 称 作 原 始 粒 子 或 一 次 粒 子。 原始粒子之间以面相接触,成链状连接,支链间彼此 以氢键互相作用,形成三维沉淀聚集体,常称之为二 次结构,相互黏附聚结成 1 ~ 5 μm 疏散聚集体。
图 3 为改性前后沉淀 SiO2 与 PP 共混物冲击断 面的 SEM 照片。由图 3 看出: 未改性 SiO2 在 PP 中 分散不均匀,有许多呈团聚状,SiO2 颗粒明显裸露, 说明具有较高表面能的 SiO2 与低表面能的 PP 缺乏 界面黏 结 性,PP / SiO2 共 混 物 的 断 裂 发 生 在 PP 与 SiO2 的界面上; 由 203 - B 改性的 SiO2 在 PP 中的分 散趋于均匀,SiO2 颗粒被基体覆盖,断裂发生在颗粒 周围的 PP 上,表现了良好的界面状态。图 3 表明, 203 - B 的加入增强了 SiO2 与 PP 的黏结性,改善了 两相之间的相容性。
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