纳米SiO2表面化学改性研究
纳米二氧化硅的改性与应用及聚倍半硅氧烷结构和性能研究
复旦大学碾士学位论文１．４．６复合材料中纳米二氧化硅的形貌表征图１—１１和１－１２是纳米二氧化硅ＳＰｌ和Ａ２００分散在丙烯酸树脂中的透射电镜照片。
与纳米二氧化硅在醋酸丁酯中的分散性一样，用ＭＡＰＴＳ改性的二氧化硅相对未改性的二氧化硅来说，具有较好的分散性，这点对于ＳＰｌ来说尤为明显（见图１—１ｌａ和１．１ｌｂ）。
另外，通过原位聚合制备的纳米复合材料中，二氧化硅的分散性优于通过共混法制各的（见图１－ｌｌｂ和】．１ｌｃ），这是由于改性的二氧化硅中含有可与丙烯酸酯单体反应的基团，在原位聚合中，与丙烯酸酯链段有较强作用，有利其分散。
然而这些对于纳米二氧化硅Ａ２００来说都不是那么明显（见图１－１２），无论是否改性，无论使用原位或者共混得方法，对于Ａ２００在丙烯酸树脂中的分散性没有很大影响。
这可能是纳米二氧化硅Ａ２００相对ＳＰｌ而言，本身就具有较小的比表面积以及较低的羟基含量，使其在丙烯酸树脂中具有比较好的分散性，所以通过ＭＡＰＴＳ对其改性，欲使其更易分散并没有在Ａ２００中体现出来。
（ａ）复旦大学硕士学位论文（ｃ）图１－ｌｌ含有ＳＰｌ的复合涂层的ＴＥＭ照片（ａ）含有共混的未改性的二氧化硅（ｂ）含有共混的改性的二氧化硅（ｃ）含有原位生成改性的二氧化硅Ｆｉｇｕｒｅ１－１１ＴＥＭｐｉｃｔｕｒｅｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇＳＰＩｐｒｅｐａｒｅｄｂｙ【ａ）ｂｌｅｎｄｉｎｇｗｉｔｈｕｎｍｏｄｉｆｉｅｄｎａｎｏ－ｓｉｌｉｃａ，（ｂ）ｂｌｅｎｄｉｎｇｗｉｔｈｍｏｄｉｆｉｅｄｎａｎｏ·ｓｉｌｉｃａａｎｄ（ｃ）ｉｎ—ｓｉｔｕｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｍｏｄｉｆｉｅｄｎａｎｏ－ｓｉｌｉｃａ（ａ）（ｂ）复旦大学硕士学位论文（ｃ）图１－１２含有Ａ２００的复合涂层的ＴＥＭ照片（ａ）含有共混的未改性的二氧化硅（ｂ）含有共混的改性的二氧化硅（ｃ）古有原位生成改性的二氧化硅Ｆｉｇｕｒｅ１－１２ＴＥＭｐｉｃｔｕｒｅｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇＡ２００ｐｒｅｐａｒｅｄｂｙ（ａ）ｂｌｅｎｄｉｎｇｗｉｔｈｕｎｍｏｄｉｆｉｅｄｎａｎｏ－ｓｉｌｉｃａ，（ｂ）ｂｌｅｎｄｉｎｇｗｉｔｈｍｏｄｉｆｉｅｄｒｉａｎｏ－ｓｉｌｉｃａａｎｄ（ｃ）ｉｎ－ｓｉｔｕｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｍｏｄｉｆｉｅｄｎａｎｏ．ｓｉｌｉｃａ１．４．７改性对复合树脂Ｔｇ的影响图１．１３至图１．１５为纳米复合树脂的ＤＭＡ损耗曲线。
纳米二氧化硅的表面改性研究
第４期王云芳等：纳米二氧化硅的表面改性研究３８３ＳｉｚｅｏｆＳｉ０２ｇｒａｉｎ（ｎｍ）图１水溶胶中Ｓｉ０５颗粒的大小分布Ｆｉｇ．１ＳｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＳｉ０２ｇｒａｉｎｉｎｈｙｄｒｏｓｏｌ可以看出，所制得的二氧化硅水溶胶中，二氧化硅成纳米状态分布，粒径为５０—１２７ｒｉｍ，其电子显微镜照片如图２所示。
另外，从二氧化硅水溶胶的红外光谱（图３（ａ））可以看出，２９００ｃｍｄ为ＳｉＯＨ的吸收峰；３４３３ｅｍｄ为吸附的水峰；１２１６ｅｍ’１为Ｓｉ—Ｏ—Ｓｉ的不对称伸缩峰；９５８ｃｍｄ为ＳｉＯＨ的伸缩峰；４７１ｃｍｄ为Ｏ—Ｓｉ·Ｏ的畸变吸收峰，说明纳米二氧化硅表面还有大量羟基，因此它可以和许多有机官能团发生作用。
２．２表面羟基值的测定【ｌ列采用离心干燥分离、醇洗，反复５次使溶胶中的二氧化硅分离，１０００Ｃ真空干燥４８ｈ，得到纳米二氧化硅粉体，其红外光谱如图３（ａ）所示。
称取该粉体２９放入１００ｍＬ的锥形瓶中，加入０．０５ｍｏｌ／Ｌ的ＮａＯＨ溶液８０ｍＬ，密封搅拌２４ｈ。
离心分离二氧化硅颗粒后的溶液体积为Ｃ毫升（一８０ｍＬ），从分离的Ｃ毫升溶液中量取１０ｍＬ，用Ａ毫升０．０５ｍｏＬ／Ｌ的ＨＣｌ溶液滴定至中性，剩余溶液（Ｃ一１０ｍＬ）用同样的方法滴定至中性所用ＨＣｌ溶液为Ｂ毫升，根据下式可计算出单位重量二氧化硅颗粒表面的羟基含量（ｘ）ｕ引。
茗：盟笔华≈７．８ｍｍｏｌ／ｇ茗２——广２Ｌｇ上式中，Ａ一中和分离溶液１０ｍＬ所消耗０．０５ｍｏＬ／ＬＨＣｌ溶液的体积数；Ｂ一滴定剩余溶液（约７０ｍＬ）至中性所用０．０５ｍｏｌ／ＬＨＣＩ溶液的体积数；ｗ一纳米二氧化硅粉体的克重数。
２．３纳米二氧化硅的表面改性及分析配制２．０ｗｔ％纳米二氧化硅水溶胶１００ｍＬ，并用冰醋酸调节溶液的ｐＨ＝３．５—４．５，随后加入图２改性前纳米Ｓｉ０２粒子的ＴＥＭ图片Ｆｉｇ．２ＴＥＭｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓｏｆｎａｎｏ—ｓｉｌｉｃａｐａｒｔｉｃｌｅｓｂｅｆｏｒｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ４００￥００１２００１６００２０００２４００２８００３２００３６００４０００Ｗａｖｃｎｔｕｎｂｅｒ“ｇｎｒｌ图３ｓｉ０２（ａ），ｃｒ，ｒＭＳ（ｂ）和ＧＰＴＭＳ改性Ｓｉ０２（ｃ）的红外光谱Ｆｉｇ．３ＦＴＩＲｇｐｌ圮－ｑ：ｒａｏｆ（ａ）ｓｉｌｉｃａ，（ｂ）ＣＰａ＇ＭＳａｎｄ（ｃ）ＣＰＴＭＳ—ｍｏｄｉｆｉｅｄｓｉｌｉｃａ２ｍＬ偶联剂ＧＰＴＭＳ（未水解前的红外光谱如图３（ｂ）所示），磁力搅拌，常温反应２．５ｈ后得到纳米二氧化硅改性溶胶（改性后纳米颗粒溶液的透射电子显微镜显微分析如图４所示）经离心干燥后醇洗（重复五次），常温干燥２４ｈ，然后在２００℃真空干燥４８ｈ得到改性纳米ＳｉＯ：粉体，其红外图谱如图３（ｃ），从图谱可以看出：纳米二氧化硅接枝ＧＰＴＭＳ后，二氧化硅的物理吸附水（３４３３ｃｍ。
KH_550改性纳米二氧化硅的研究_解小玲
Study of Nano- scale Silica modification by KH-550
XIE Xiao-ling, GUO Ru-i jie, JIA Hu-sheng, LIU Xu- guang, XU Bing-she
( College of M ater ials Science and Eng ineer ing of T aiy uan Univer sity of T echnology , T aiy uan 030024, China)
212. [ 8] 郑水林. 粉体表面改性[ M ] . 北京: 北京工业出版社, 1995. [ 9] T eof il J, A ndrzej K . Inf luence of s ilan e couplin g agen ts on surf acepr op ert ies of precipit at ed sil icas[ J] . A pplied S urf ace Sc-i
表 1 羟基紫外线吸收率
改性剂质量
分数/ %
60
0. 5
0. 056 5
1. 1
0. 045 7
1. 5
0. 045 3
2. 3
0. 044 1
3. 2
0. 036 0
3. 5
0. 009 3
4. 1
0. 007 2
4. 3
0. 007 8
5. 2
0. 008 2
时间/ min
90
120
150Biblioteka 180中图分类号: T B383
文献标识码: A
随着 SiO2 的制备技术发展及改性研究的深入, 超微细乃至纳米 SiO 2 在橡胶、塑料、粘合剂、涂料和 功能材料等领域应用更加广泛。
《溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料及其应用研究》
《溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料及其应用研究》一、引言随着纳米科技的快速发展，纳米材料因其独特的物理和化学性质在众多领域中展现出巨大的应用潜力。
其中，纳米SiO2材料因其高比表面积、优异的化学稳定性和良好的生物相容性，在催化剂、生物医学、电子器件和复合材料等领域具有广泛的应用。
溶胶-凝胶法作为一种制备纳米SiO2材料的重要方法，具有操作简便、原料易得、反应条件温和等优点。
本文将详细介绍溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料的工艺流程、材料特性及其应用研究。
二、溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料1. 实验原理溶胶-凝胶法是一种通过溶胶向凝胶转变的过程来制备纳米材料的方法。
在此过程中，首先将硅源（如正硅酸乙酯）在一定的条件下水解成硅醇（Si-OH）单体，然后通过缩合反应形成三维网状结构的溶胶，进一步干燥形成凝胶，最后经过煅烧处理得到纳米SiO2材料。
2. 实验步骤（1）将硅源与溶剂（如乙醇）混合，加入适量的催化剂（如氨水）进行水解反应；（2）在一定的温度和搅拌速度下进行缩合反应，形成溶胶；（3）将溶胶置于干燥环境中进行干燥处理，得到湿凝胶；（4）将湿凝胶在高温下进行煅烧处理，得到纳米SiO2材料。
三、材料特性通过溶胶-凝胶法制备的纳米SiO2材料具有以下特点：1. 粒径小：纳米SiO2材料的粒径通常在几十到几百纳米之间；2. 分布均匀：溶胶-凝胶法能够使原料分子在三维空间内均匀分布，从而得到粒径分布均匀的纳米SiO2材料；3. 结构可调：通过调整原料配比、反应温度等参数，可以调节纳米SiO2材料的结构；4. 化学稳定性好：纳米SiO2材料具有良好的化学稳定性，能够抵抗酸碱等化学物质的侵蚀。
四、应用研究纳米SiO2材料因其独特的性质在众多领域中具有广泛的应用。
以下是其在几个主要领域的应用研究：1. 催化剂：纳米SiO2材料具有较高的比表面积和良好的吸附性能，可作为催化剂载体或催化剂活性组分。
将其应用于催化反应中，能够提高催化效率并降低催化剂用量；2. 生物医学：纳米SiO2材料具有良好的生物相容性和无毒性，可广泛应用于生物医学领域。
纳米二氧化硅改性丙烯酸酯涂料的研究进展
第52卷第12期 辽 宁 化 工 Vol.52，No.12 2023年12月 Liaoning Chemical Industry December，2023纳米二氧化硅改性丙烯酸酯涂料的研究进展李 伟（安徽师范大学化学与材料科学学院，安徽 芜湖 241002）摘 要：纳米SiO2改性丙烯酸酯涂料可以改进涂层的光学性能、防腐蚀性能、机械性能等。
纳米SiO2与丙烯酸酯乳液有不同的聚合方法，所得产品性能也不同。
综述了共混法、溶胶-凝胶法、原位聚合法在制备纳米SiO2/丙烯酸酯乳液中的应用，以及三种复合乳液制备方法对涂料性能的影响。
关键词：纳米SiO2；丙烯酸酯；改性；复合方法中图分类号：TQ630.4文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2023）12-1826-04丙烯酸酯单体中的双键经聚合反应生成丙烯酸酯树脂，由丙烯酸酯树脂制得的涂料具有良好的耐候性、耐酸碱等性能，在汽车、家具、机械、建筑等领域得到广泛应用[1-2]。
由于丙烯酸酯单体的多变性，多种酯基在不同介质中的溶解性，以及与其它涂料用树脂的混溶性等特点，丙烯酸酯树脂已成为涂料工业中全能的通用树脂[3]。
丙烯酸酯涂料也有一些缺点，如热稳定性较差，涂膜易返黏，机械加工性能差等。
为改善涂料性能，有机-无机复合技术为涂料改性开辟了新途径，复合改性技术可以将有机聚合物的优异性能与无机材料杰出的刚性，对热、化学、大气的稳定性结合起来，显著提高涂料性能。
纳米科技的发展使得有机-无机复合改性涂料进入了新阶段，纳米材料在分子水平上实现了有机-无机材料的复合。
纳米SiO2呈三维网状结构，表面存在不饱和键以及不同键态的羟基，具有很高的反应活性，而且表面吸附能力强，对紫外光、可见光以及近红外线有较高的反射率，而且纳米SiO2可深入到高分子化合物的π键附近，形成空间网状结构。
纳米SiO2有着广泛的商业应用，如填料、催化、传感、光子晶体和药物递送等[4-5]。
纳米二氧化硅表面改性
纳米二氧化硅表面改性一、本文概述纳米二氧化硅作为一种重要的无机纳米材料，因其独特的物理化学性质，如高比表面积、良好的化学稳定性和独特的光学性质等，在众多领域如橡胶、塑料、涂料、医药、化妆品和食品工业等都有着广泛的应用。
然而，纳米二氧化硅的高比表面积和表面能导致其易于团聚，从而影响了其性能和应用。
因此，对纳米二氧化硅进行表面改性，以改善其分散性和与其他材料的相容性，一直是纳米材料领域的研究热点。
本文旨在深入探讨纳米二氧化硅表面改性的各种方法、原理及其在实际应用中的效果。
我们将首先介绍纳米二氧化硅的基本性质和应用领域，然后重点论述表面改性的重要性以及目前常用的表面改性方法，包括物理改性和化学改性两大类。
在此基础上，我们将对改性后的纳米二氧化硅的性能进行评估，并探讨其在实际应用中的潜力和挑战。
我们将展望纳米二氧化硅表面改性的未来研究方向和应用前景。
通过本文的阐述，我们希望能够为从事纳米材料研究和应用的科研人员提供有价值的参考，推动纳米二氧化硅表面改性技术的进一步发展，并为其在各领域的广泛应用提供有力支持。
二、纳米二氧化硅的表面性质纳米二氧化硅（SiO₂）是一种重要的无机纳米材料，因其独特的物理化学性质，如高比表面积、优异的热稳定性、良好的光学透明性等，在众多领域如涂料、橡胶、塑料、陶瓷、生物医药等都有着广泛的应用。
而纳米二氧化硅的表面性质，特别是其表面结构和活性，直接影响了其在这些领域的应用效果。
纳米二氧化硅的表面结构主要由硅羟基（Si-OH）构成，这些硅羟基可以是孤立的，也可以是连生的，形成硅氧烷键（Si-O-Si）。
这些硅羟基的存在使得纳米二氧化硅表面带有亲水性，易于形成氢键，从而表现出强烈的吸附性能。
同时，硅羟基也是纳米二氧化硅表面改性的关键，通过对其进行化学反应，可以引入各种有机官能团，从而改变其表面性质。
纳米二氧化硅的表面活性主要源于其高比表面积和大量的表面硅羟基。
高比表面积使得纳米二氧化硅能够与其他物质进行充分的接触和反应，而大量的表面硅羟基则提供了丰富的反应位点。
硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅(1)
硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅概述现代材料表面改性技术是一门由多种学科发展而来的技术组合，其发展经历了很长，很复杂的过程。
表面改性技术通过对基体材料表面采用化学的、物理的方法改变材料或工件表面的化学成分或组织结构以提高机器零件或材料性能。
它包括化学热处理（渗氮、渗碳、渗金属等）、表面涂层（低压等离子喷涂、低压电弧喷涂）、激光重熔复合等薄膜镀层（物理气相沉积、化学气相沉积等）和非金属涂层技术等。
这些用以强化零件或材料表面的技术，赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射、导电、导磁等各种新的特性，使原来在高速、高温、高压、重载、腐蚀介质环境下工作的零件提高了可靠性、延长了使用寿命，具有很大的经济意义和推广价值。
纳米粉体是能够通过表面处理的方法来获得或者保持其特有的纳米粒子的特性，这种表面处理方法工业上称为包膜处理或表面改性处理。
由于对纳米粉体的制造要求不同于常规无机粉体的制造要求，因此表面改性处理主要针对防止纳米粉体团聚，并帮助纳米粒子在应用体系中也以纳米形态存在，这个处理过程通常称为粉体改性处理，使用的表面处理剂称为有机改性剂。
粒子增韧改性聚合物和杂化材料的研究取得了显近年来，用无机纳米SiO2著效果。
由于纳米SiO具有表面界面效应，量子尺寸效应，宏观量子隧道效应和2特殊光、电特性，高磁阻现象以及其在高温下仍具有的高强、高韧、稳定性好等可广泛应用于各个领域，具有广阔的应用前景和巨大的商奇异特性，使纳米SiO2业价值。
但同时由于纳米SiO的粒径小、比表面积大、具有亲水基团(一OH)，表2面活性高，稳定性差，使得颗粒之间极易相互团聚在聚合物中不易分散，并且由表面亲水疏油在纳米效应引起的一系列优异特性会被减弱或消失。
同时由于SiO2有机介质中难以浸润和分散，直接填充到材料中，很难发挥其作用，为了避免此现象发生就需要在其颗粒表面进行接枝改性。
常用的改性剂有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、超分散剂等。
一、实验目的1）了解表面改性的目的、方法和基本原理。
二氧化硅的表面改性及其在涂料中的应用
二氧化硅的表面改性及其在涂料中的应用Introduction二氧化硅（SiO2）是一种常见的无机物质，在各种工业领域有着广泛的应用。
其中，表面改性的二氧化硅因其具有高的化学稳定性、良好的耐久性和可塑性，被广泛应用于涂料领域。
本文将探讨二氧化硅的表面改性及其在涂料中的应用。
Part 1 表面改性的二氧化硅概述表面改性的二氧化硅是通过表面处理技术对二氧化硅微粒的表面进行改性，改变其物理和化学性质，以提高其在化工、材料和生物医药等领域的应用性能。
表面改性的方法包括化学改性、物理改性和生物改性等。
化学改性针对二氧化硅微粒表面原有的羟基（-OH）和其他官能团，通过化学反应加入有机功能基团或是无机功能基团，改变其化学性质和表面性质。
物理改性通过表面涂覆或其他表面修饰技术，使其表面形态和性质发生改变。
而生物改性是基于生物方法制备的改性材料，通过绿色有机合成方法合成材料，减少了化学方法对环境和人体的纯度污染。
二氧化硅的表面改性可以改变其形态、粒度、分散性、亲水性或亲油性等性质，以满足不同领域的需求。
Part 2 表面改性的二氧化硅在涂料中的应用表面改性的二氧化硅在涂料中有着广泛的应用，如增强涂料的耐久性、增加涂层硬度和防护性能等。
这里将介绍几种常见的涂料应用。
1. 环保水性涂料环保水性涂料是近年来的新型涂料。
它用水来代替有机溶剂作为分散介质，在涂料制备过程中，表面改性的二氧化硅微粒可增加涂层的附着力和耐久性。
此外，它还能提高涂层的耐冲击和耐刮擦性能。
2. 防护涂料普通涂料在遇到大气污染、化学腐蚀等环境因素时，容易发生老化、脱落等现象。
表面改性二氧化硅微粒加入到防护涂料中，能够增强涂层的耐久性和耐腐蚀性能，保护钢结构和工程设备等。
3. 自清洁涂料随着人们环保意识的增强，自清洁涂料得到了越来越广泛的应用。
自清洁涂料可以在涂层表面形成一层薄膜，能有效防止污垢和细菌的产生。
表面改性的二氧化硅可用作添加剂，在涂层中发挥催化作用，增加其抗氧化能力和自洁能力。
纳米二氧化硅的结构及表面改性对橡胶复合材料性能影响的研究进展
专论·综述 合成橡胶工业,2009-11-15,32(6):522～526CH I N A SY NTHETI C RUBBER I N DUSTRY纳米二氧化硅的结构及表面改性对橡胶复合材料性能影响的研究进展许石豪,刘 丰,李小红,张治军3(河南大学特种功能材料教育部重点实验室,河南开封475001) 摘要:分析了纳米Si O2结构及表面改性对其填充橡胶复合材料性能的影响,对比了不同表面改性方法对Si O2增强效果的影响,指出基于良好分散性的适度结构化和高效功能化表面改性是提高Si O2增强橡胶复合材料性能的重要因素。
简要介绍了纳米Si O2在橡胶复合材料中的应用研究现状。
关键词:纳米二氧化硅;结构;表面改性;橡胶纳米复合材料;综述 中图分类号:T Q330138+3 文献标识码:A 文章编号:1000-1255(2009)06-0522-05 近年来,橡胶/无机纳米复合材料以其独特的性能引起了人们的关注,这类复合材料综合了橡胶的韧性、可加工性、介电性和无机粒子的强度、模量、结构稳定性等优良性能,实现了有机高分子与无机纳米材料的分子级复合[1],赋予了橡胶材料许多新奇的特性和规律。
科研工作者对黏土[2]、碳纳米管[3]、蒙脱土[4]、Mg(OH)2等许多无机纳米材料在橡胶基体中的增强作用做了大量研究,并已取得了较为理想的成果。
纳米Si O2是最早诞生的纳米材料之一,也是目前世界上大规模生产的一种纳米粉体材料。
作为一种优良的结构和功能材料,纳米Si O2具有粒径小、表面活性高、耐高温、无毒、无污染等优点,这为Si O2/橡胶纳米复合材料的研究与开发开辟了新的领域[5-8]。
然而,纳米Si O2较高的表面活性使其在使用过程中极易团聚,而且Si O2与大多数橡胶基体材料相容性较差,这些因素都限制了Si O2在复合材料中性能的发挥。
因此,探讨纳米Si O2独特的微观结构和表面性质对橡胶复合材料机械、黏弹、加工等性能的影响具有十分重要的意义。
纳米SiO2表面接枝改性研究
明显增大 ； 当单体质量分 数增大到 ２ ％时， ０ 接枝率 达最大值 ； 再增大单体质量分数， 由于接枝聚合反应 的速率过快 ， 在较短时间内纳米 Ｓ０ 表面就会迅速 ｉ２ 形成致密的聚合物覆盖层， 阻碍 了接枝聚合反应 的 进行 ， 故接枝率基本维持不变 ， 因此选择单体质量分 数 硼（ 体 ） ０ 单 ：２ ％。
１３ 纳 米 Ｓ 的表 面化 学改性 ． ｉ
量取一定量的无水 乙醇与蒸馏水混合溶剂 ， 调 节其 ｐ Ｈ到要求值， 加入装有 电动搅拌器、 回流冷凝
基金项 目： ０ ２ ５年中北大学 自然科学基 金。 ０ 作者简介 ： 王文生 ， ，９ ７ 男 １ ６ 年出生 ， ０ 年毕业于中北大学 ， ２ ６ ０ 硕士 ，
收稿 日期 ：０ ７０ —２ ２ ０ １１
数控超声波清洗器 Ｋ －５Ｄ （ 山市超声波 Ｑ２０ Ｅ 昆 仪器 有 限公 司 ）扫 描 电镜 ＧＳ ６６ 一ｖ（ 本 电子 ； Ｍ－３ ０Ｌ １ ３ 公司）Ｌ １—．Ａ型离心分离机（ ；Ｇ ０ ４ ２ 北京医用离心机 厂） Ｚ 一 Ａ 型真 空 干燥 箱 （ 海市 实验 仪 器 总 ；Ｋ８ ２ 上 厂）红外光谱仪 Ｆ Ｉ－３０ １ ； Ｔ Ｒ ８０ （ 本岛津公司） ３ 。
维普资讯
第２ ７卷第 ２期
２０ ０ ７年 ４月
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化
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Ｓ ＨＡＮＸＩＣ ＨＥＭＩ Ｌ Ｉ （ ＮＤＵ ｒ ＲＹ
２ ２ 引发 剂 用量对接 枝率 的影响 ．
２０ ０ ７年 ４月
Ｋ－５０加入三 口烧瓶 中 ， ｔ－７ Ｉ 使其充 分水解 ， 称取 ５０ ．０ｇ 已干燥 好 的纳米 Ｓ 加 入三 口瓶 中， 反应 完成后 将 反应 物离心分离 ， 并用 乙醇 进行 反 复分离 洗涤 ， 到 直 分离后 的上清 液不 能使 溴水 变色 为止 。洗 涤后 的产 物经真空 干燥后 放 入 干燥器 中。ｓｏ 表 面键合 Ｋ ２ Ｈ－ ５０的双键含量通过溴化钾一 ７ 溴酸钾法测定 。 １４ 纳 米 Ｓ０２ ． ｉ 的表 面接 枝 改性 将 化学 改性后 的 纳米 Ｓ０２甲苯及 苯 乙烯加 入 ｉ 、
纳米SiO2的表面结构及其疏水性化学修饰
纳米SiO2的表面结构及其疏水性化学修饰纳米SiO2作为一种被广泛应用的重要无机纳米填料，由于其吸水性较强、易于团聚，在基体树脂及有机相中相容性及分散性较差，影响了其应用性能及范围。
在简述其表面结构特点的基础上，介绍了疏水性化学修饰。
标签：纳米SiO2；疏水性；化学修饰纳米SiO2作为一种化学稳定和耐热的具有一般宏观粒子所不具备的特殊小尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面界面效应及光电性能的无机纳米填料，已在复合材料、功能材料、橡胶、塑料、涂料和粘合剂等诸多领域被广泛应用。
目前工业上主要采用干法的气相法[1]及湿法的水解沉淀法[2]，而湿法中还有溶胶—凝胶法及微乳液法[3，4]。
作为超细粉体，由于其表面极性较强，表面能较高，处于热力学非稳定状态，极易发生微粒团聚，难于分散，粒子表面所带有的大量硅羟基，总显示出极大的亲水疏油性，影响了其在基体树脂及有机相中的相容性及分散性，不但造成界面缺陷，材料性能下降，更不能显示纳米材料的固有特性，限制了其应用范围。
为此，必须对纳米SiO2表面进行疏水性改性。
目前主要有物理及化学2种改性途径，前者系经由疏水物包覆、涂覆及吸附等物理作用予以表面改性，而后者则主要通过酯化、偶联及接枝等反应进行化学修饰。
本研究拟在简要介绍纳米SiO2表面结构及特性基础上，就其疏水性化学修饰作一简要介绍。
1 纳米SiO2的表面结构纳米SiO2的晶体结构基本上是以硅原子为中心，氧原子为顶点所形成的不太规则的四面体结构，以SiO2为结构单元，4个顶点的氧原子与另一个四面体结构的顶点硅原子经共价键键连，形成一维、二维及三维的线状、链状及球状空间骨架点阵结构，且随不同的化学环境而变化。
由于单个纳米SiO2粒子具有极强的表面作用，相互间极易接触发生团聚而形成其二次结构，由十几纳米的粒子聚集及键连而成有数百纳米大小及一定强度的硬团聚体，其常借范德华力作用进一步聚集而成纳米级的软团聚体，前者不易破坏分散，而后者结构较疏松，可在强剪切力作用下被分散。
硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2的表面改性及其分散稳定性
硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2的表面改性及其分散稳定性一、本文概述随着纳米技术的迅速发展，纳米材料因其独特的物理化学性质在多个领域展现出广泛的应用前景。
其中，纳米二氧化硅（nano-SiO2）因其高比表面积、优异的物理和化学稳定性以及良好的光学性能等特点，被广泛应用于橡胶、塑料、涂料、陶瓷、医药等领域。
然而，纳米SiO2粒子由于具有高的比表面积和表面能，容易团聚形成大的颗粒，导致其分散稳定性差，限制了其在许多领域的应用。
因此，对纳米SiO2进行表面改性以提高其分散稳定性成为研究的热点。
硅烷偶联剂KH570作为一种重要的有机硅化合物，其分子结构中的乙烯基和甲氧基硅烷基团可以与纳米SiO2表面的羟基发生化学反应，形成稳定的化学键合，从而实现对纳米SiO2的表面改性。
本文旨在研究硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2的表面改性效果及其分散稳定性的影响。
通过对比改性前后的纳米SiO2粒子的物理化学性质、表面形貌、分散稳定性等方面的变化，揭示硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2的改性机理，为纳米SiO2在各个领域的应用提供理论基础和技术支持。
本文首先介绍纳米SiO2的基本性质和应用领域，然后阐述纳米SiO2分散稳定性的重要性以及目前常用的表面改性方法。
接着详细介绍硅烷偶联剂KH570的结构特点、改性原理及其在纳米SiO2表面改性中的应用。
通过实验研究和表征手段，探讨硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2表面改性的效果及其对分散稳定性的影响。
总结硅烷偶联剂KH570在纳米SiO2表面改性中的应用前景，为相关领域的研究提供有益的参考。
二、材料与方法本实验主要使用的材料包括纳米SiO2粉末（购自某化学试剂公司，纯度≥5%，平均粒径约为20nm）、硅烷偶联剂KH570（购自某化学试剂公司，纯度≥98%）、无水乙醇（购自某化学试剂公司，纯度≥7%）、以及去离子水。
硅烷偶联剂KH570的制备采用标准的化学合成方法。
在无水乙醇中，将适量的KH570与催化剂混合，然后在恒定的温度下进行搅拌反应。
纳米二氧化硅
纳米二氧化硅的特性及其研究进展敖善世摘要：纳米SiO2是有硅或有机硅的氯化物高温水解生成表面带有羟基的超微细粉末，粒径小于10nm，通常为20~60nm，化学纯度高，分散性好，比表面积大。
在化学工业中又称为白炭黑，是目前世界上大规模生产的产量高的一种纳米粉体材料。
纳米二氧化硅无毒、无味、无污染，具有表面能高及其吸附能力强等特异性优点, 是优质的稳定剂和融合剂.在电子、光学、生化科学等都有着广泛的应用。
关键词：纳米二氧化硅；性质；制备；应用一、纳米二氧化硅的性质纳米二氧化硅是纳米材料中的重要一员，是一种外形为白色无定型粉末,无毒、无味、无污染的非金属材料，其微结构呈絮状或网状的准颗粒结构，为球形.这种特殊的结构使它具有独特的性质。
纳米二氧化硅对波长490nm 以内的紫外线反射率高达70%～80%，将其添加在高分子材料中，可以达到抗紫外线老化和热老化的目的。
纳米二氧化硅的小尺寸效应和宏观量子隧道效应可以产生淤渗作用，可深入到高分子链的不饱和键附近，并和不饱和键的电子云发生作用，改善高分子材料的热、光稳定性和化学稳定性，从而提高产品的抗老化性和耐化学性。
二氧化硅不但具有粒径小、化学纯度高、分散性好等特异性优势，还具有吸附性强、可塑性良好、同时具有高磁阻性和低热导性的优势。
二、纳米二氧化硅的制备制备二氧化硅的工艺分为干法和湿法两大类。
干法制备的特点是其产品纯度高,而且性能相对较好,但是其所需设备要求高投资成本大、而且在生产实践过程中能耗大.湿法制备应用要求较低，所需原料普遍且价格低廉，所生产产品纯度虽然比干法制备的低，但经一系列的化学反应改性后，性能与炭黑接近。
无论是采用干法制备还是湿法制备我们所要达到的目的是生产出纯度高、颗粒小、分散性好的纳米二氧化硅产品。
1．干法制备纳米二氧化硅干法制备纳米二氧化硅的原料通常使用无机硅或者卤硅烷、氧气(或空气)和氢气，经高温反应进行制备，得到的是二氧化硅溶胶。
干法的反应式为:SiCl4+2H2+02→Si02+4HCl2CH3SiCl3+502+2H2→2Si02+6HCl+2C02+2H20这也是干法中常用的原料，通常还可以采用硅砂、焦炭电孤加热的方法、有机硅化合物热分解法等等。
改性纳米二氧化硅-含氟水性聚氨酯—聚丙酸酯分散液的制备及成膜性能研究
改性纳米二氧化硅-含氟水性聚氨酯—聚丙酸酯分散液的制备及成膜性能研究改性纳米二氧化硅/含氟水性聚氨酯-聚丙酸酯分散液的制备及成膜性能研究摘要本研究旨在制备一种改性纳米二氧化硅（SiO2）/含氟水性聚氨酯（PU）-聚丙酸酯（PAA）分散液，并研究其成膜性能。
通过静电自组装方法将含有正电荷的聚丙烯酸酯（PAA）修饰到纳米二氧化硅（SiO2）表面，制备出正电荷修饰的纳米二氧化硅（SiO2-PAA）。
然后，将SiO2-PAA与含有负电荷的水性聚氨酯（PU）通过静电自组装方法进行复合修饰，制备出SiO2-PAA/PU复合分散液。
接下来，通过离心沉积法制备出改性纳米二氧化硅（SiO2-PAA/PU）膜，并对其进行表征和分析。
结果表明，成功制备出具有均匀分散、稳定性良好以及良好成膜性能的改性纳米二氧化硅-含氟水性聚氨酯-聚丙酸酯复合膜。
关键词: 改性纳米二氧化硅、含氟水性聚氨酯、聚丙酸酯、分散液、成膜性能1. 引言纳米材料因其独特的物理和化学性质在材料科学领域引起了广泛的兴趣。
纳米二氧化硅（SiO2）作为一种重要的纳米材料，具有良好的热稳定性、化学稳定性和抗紫外性能。
但是，由于其本身的颗粒间自聚集性，纳米二氧化硅在溶液中往往存在悬浮稳定性差的问题，限制了其在实际应用中的使用。
因此，需要对纳米二氧化硅进行改性以提高其分散性能。
水性聚氨酯（PU）-聚丙酸酯（PAA）是一种具有良好机械性能和生物相容性的聚合物复合材料。
其中，含有氟基团的PU表现出优异的耐磨损性能、耐高温性能和耐腐蚀性能。
然而，PU在实际应用中的使用受到其颗粒聚集和溶液稳定性的限制。
因此，将改性纳米二氧化硅纳入PU中，可以改善其分散性能和溶液稳定性，进而提高PU的应用性能。
因此，本研究旨在制备一种改性纳米二氧化硅/含氟水性聚氨酯-聚丙酸酯的分散液，并研究其成膜性能。
2. 实验方法2.1 制备改性纳米二氧化硅（SiO2-PAA）首先，将纳米二氧化硅与聚丙烯酸酯（PAA）通过静电自组装方法进行复合修饰。
纳米白炭黑粉体表面改性的研究
纳米白炭黑粉体表面改性的研究1 研究目的和意义白炭黑是一种超细微具有活性的二氧化硅粒子，是一种白色、无毒、无定形微细粉状物，具有多孔性、高分散性、质轻、化学稳定性好、耐高温、不燃烧、电绝缘性好等优异性能的重要无机硅化合物。
其相对密度为2.319～2.653，熔点为1750℃，是一种重要的精细无机化工产品。
化学名称为水合无定形二氧化硅或胶体二氧化硅，分子式为SiO2 .nH2O，系以Si原子为中心，O原子为顶点所形成的四面体不规则堆积而成的。
它表面上的Si原子并不是规则排列，连在Si原子上的羟基也不是等距离的，它们参与化学反应时也不是完全等价的[1]。
和其他氧化物相似，一旦白炭黑(SiO2)和湿空气接触，表面上的Si原子就会和水"反应"，以保持氧的四面体配位，满足表面Si原子的化合价，也就是说，表面有了羟基。
白炭黑对水有相当强的亲和力，水分子可以不可逆或可逆地吸附在其表面上。
所以SiO2表面通常是由一层羟基和吸附水覆盖着，前者是键合到表面Si原子上的羟基，也就是化学吸附的水；后者是吸附在表面上的水分子，也就是物理吸附的水。
已有的研究成果表明白炭黑表面存在羟基官能团，其羟基主要划分为三种类型[2]：(1)孤立单羟基， SiOH；(2)孤立双羟基，=Si(OH)2；(3)在羟基相互之间有氢键存在的邻位羟基。
当表面硅醇基浓度足够大时白炭黑表面是亲水的。
水分子可以和白炭黑表面的羟基群形成氢键。
白炭黑具有特殊的表面结构(带有表面羟基和吸附水)、特殊的颗粒形态(粒子小，比表面积大等)和独特的物理化学性能, 白炭黑微粉能提高材料和产品固有的物理属性和化学性能，广泛应用于催化剂、催化剂载体、石油化工、脱色剂、消光剂、橡胶补强剂、塑料充填剂、油墨增稠剂、金属软性磨光剂、绝缘绝热填充剂、高级日用化妆品填料及喷涂材料等各种领域，是橡胶、化工、电子、医药等行业提高产品质量所需要的“工业味精”。
然而，由于白炭黑内部的聚硅氧和外表面存在的活性硅醇基及其吸附水，使其呈亲水性，在有机相中难以湿润和分散，与有机基体之间结合力差, 易造成界面缺陷, 使复合材料性能降低；而且由于其表面存在羟基，表面能较大，聚集体总倾向于凝聚，因而产品的应用性能受到影响。
纳米二氧化钛表面改性与应用研究进展
2 表面包覆方法
提高纳米二氧化钛耐候性与分散性的最有效的方法是，在其表面包覆一些具有特定化学性质并能以很薄的包膜形式吸附在二氧化钛颗粒表面的化合物，使二氧化钛颗粒之间分离开来，减小颗粒间的范德华引力，提高了分散性。同时也使颗粒本身与外界介质隔开，避免阳光中紫外线的直接照射，防止二氧化钛粉化，增强耐候性。
3 表面包覆过程中的控制因素
进行表面包覆时，溶液pH、二氧化钛含量、分散剂用量、表面活性剂、反应温度、包覆时间、搅拌器结构及转速对表面包覆的效果都有较大的影响。
3.1 pH
一般情况下，二氧化钛在pH<2时分散性很好。随着pH上升二氧化钛会逐渐发生团聚现象，当pH为5-8时，团聚现象最为严重。当pH>8时，又重新分散，而且当pH为8.5-11时分散最好。而当pH>11时，又重新团聚。在实际分散过程中，pH一般控制在8-10，碱性环境有利于二氧化钛在中和前保持分散状态而不凝聚，从而使涂膜较为均匀，使尽可能少的颗粒被包覆。
4.2 国内外有机包覆研究进展及应用
纳米二氧化钛在各领域中应用的关键是需要其具有良好的光稳定性和分散性。提高纳米二氧化钛的光稳定性是通过无机表面处理实现的。纳米二氧化钛经过无机处理后，表面呈亲水性，适合于极性体系中的使用。但如果加入非极性体系中时，则难以分散，不能体现二氧化钛的特殊功能，为改善纳米二氧化钛在有机体系中的相容性和分散性，改进添加纳米二氧化钛复合体系的性能，还必须对纳米二氧化钛进行有机表面处理。R.J.Nussbaumer等利用十二烷基苯磺酸钠对金红石型纳米二氧化钛进行表面修饰，所得产品在甲苯中几乎透明，但却可在很广的波段范围内吸收紫外线，提高了纳米二氧化钛的紫外线屏蔽功能。出光兴产公司开发的纳米二氧化钛，用二氧乙酸酯钛酸酯、月桂酸钠、乙烯基三乙氧基硅烷等表面改性剂对其改性，使纳米二氧化钛亲油度提高，用于树脂中也增强了紫外线的屏蔽能力。帝国公司则用TiOSO4水解得到二氧化钛，然后用硬脂酸钠、三乙醇胺处理，使其透明性与紫外线屏蔽效果也都得到了提高。
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化工集 团有 限公 司 ； 水 乙醇 ， 析 纯 ， 无 分 天津 市 科 密
欧化 学试剂 中心 。
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产生 氢键作 用 而 团 聚。在 制 备无 机 纳 米粒 子／ 合 聚 物复合 材料 时 ， 这种 团 聚会导致 材料 的机械性 能 、 稳
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决 纳米 ＳＯ ｉ 的分散 性和 与有机 基体 的相容性 问题 ， 本 文 以乙醇 为 溶剂 ， 先 使 硅 烷 偶联 剂 一 甲基 丙 首 （
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王文生 ， 胡志勇， 张
（ 中北大学材料科 学与工程学院 ， 山西 太原
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摘 要： 通过 一 甲基丙烯酰氧 ） （ 丙基 三 甲氧基 硅烷 与纳米 Ｓ 面 的羟基发生 化学 反应 ， Ｋ 一 ｉ 表 Ｏ 将 Ｈ
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收 稿 日期 ：０ ０ ２１ ２
２
基金项 目： 山西省 自然科学基金 （ ０８ ２ ０３ ２０ ０ １ １ ）
作 者 简 介 ： 文 生 ， ，９ ７年 出 生 ，０６年 毕 业 于 中北 大 学 ， 士 学 王 男 １６ ２０ 硕
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烯 酰氧 ） 丙基 三 甲氧基 硅烷 （ － ｅ ｙ ｃ ｌ ｙｐｏ ｙ— ３ｍ ｔ ｌ ｒ ｏ ｒｐ ｌ ｈ ａｙｘ
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中 图 分 类 号 ：Ｑ ２ ． Ｔ １７ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０４７ ５ （０ ０ ０ －０ ４０ １０ —０ ０ ２ １ ）３００ －３
引 言
纳米 ＳＯ 是 目前世 界 上 大 规 模工 业 化 生 产产 ｉ
ｌ 实 验 部 分
１ １ 主要原料 ．
量最 高 的一种 纳米粉 体材料 ， 用途 十分广 泛 ¨ Ｊ 。但
４ 多功能搅拌器 ；一温度计 ；一三 口烧瓶 一 ５ ６
图 １ 纳米 ＳＯ ｉ 表面化学改性装置示意图
位， 副教授 ， 主要从事高分子材料 的合成、 改性及成型加工。
２１ ００年 ６月
王文生 等 。 纳米 ｓｏ 表 面化 学改性研究 ｊ２
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一ｌ目、 ｏ Ⅱ 删如魁
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・５・
量 取 一 定量 的无 水 乙 醇 与蒸 馏 水 混 合 溶剂 ， 调
节其 ｐ 到要 求 值 ， 人 三 口烧 瓶 中 。设 定 温 度 到 Ｈ 加
犍舶 ∞， ∞。 含 量 随反 应温 度变 化 的曲线 图 ３所 示 如
要 求值 且恒 定 。量取 一定 量 的 Ｋ －７ 加入 三 口烧 Ｈ５０， 瓶 中， 使其 充分 水解 。称 取 ５ ０ ．０ｇ已干燥 好 的纳 米
第３ ０卷 第 ３期
２１ ０ ０年 ６月
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纳 米 ＳＯ ｉ２表 面 化 学 改 性 研 究
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在连 续搅 拌 和 超 声 波 作 用 下 ， 水 解 后 的 Ｋ －７ 使 Ｈ５０ 与纳 米 ＳＯ ｉ 表 面 的羟 基 发 生 化 学 反 应 ， 成 共 价 形