硅烷偶联剂对溶胶凝胶法纳米二氧化硅复合材料制备及应用的影响_毋伟

文章编号:1000-3851(2004)02-0070-06

收稿日期:2003-01-20;收修改稿日期:2003-05-07

基金项目:教育部科学技术研究重大项目(0202);北京化工大学青年基金项目(QN 0019); 可控化学反应科学与工程教育部重点实验室开放课题

通讯作者:毋　伟,博士,副研究员,主要从事纳米复合材料的制备与应用研究。　E -mail :w uw ei @mail .buct .ed u .cn

硅烷偶联剂对溶胶凝胶法纳米二氧化硅

复合材料制备及应用的影响

毋　伟1,贾梦秋2,陈建峰1,邵　磊1,初广文1

(1.北京化工大学教育部超重力工程研究中心,北京100029; 2.北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029)

摘　要:　研究了在溶胶-凝胶法原位制备纳米二氧化硅复合材料过程中硅烷偶联剂与纳米二氧化硅间的作用机理,硅烷偶联剂量的变化对机理的影响以及对在环氧树脂清漆中应用性能的影响。结果表明:溶胶凝胶法纳米二氧化硅复合材料的形成机理是纳米二氧化硅表面的物理吸附水和硅羟基被硅烷偶联剂的有机部分所代替,生成分散均匀的纳米复合材料。当硅烷偶联剂的用量适当时该复合材料在环氧树脂清漆中具有良好的应用性能,表现出纳米材料特有的既增强又增韧特性,有很好的应用前景。

关键词:　溶胶-凝胶法;硅烷偶联剂;用量;纳米二氧化硅;复合材料中图分类号:　T B 332 文献标识码:A

EFFECT OF SILANE COUPLI NG AGENT ON THE PREPARATION A ND

APPLICATION OF NANO SILICON DIOXIDE C OMPOSITE

MATERIAL BY S OL -GEL METHOD

W U W ei 1

,JIA M engqiu 2

,CHEN J ia nfeng 1

,SHAO Lei 1

,C HU Guang w en

1

(1.Resea rch Center o f the Ministr y o f Educatio n for H igh Gravity Eng ineering a nd Technolog y ,Beij ing 100029,China ;2.Co llege o f M aterials Science and Engineering ,Beij ing U niv er sity of Chemical Techno lo g y,Beijing 100029,China )

Abstract :　The interaction mechanism betw een silane co upling ag ent a nd nano silicon dioxide in the process of in -situ preparatio n o f nano silico n diox ide co mposite material w as studied by sol-g el m ethod .The effects of silane coupling ag ent dosag es o n the m echanism and the application per-forma nce of the nano silicon dioxide co mposite ma terial in epox y v arnish w ere also investiga ted .The mechanism of preparing nano silico n dioxide com posite material is tha t the orga nic g roup of silane coupling ag ent substitutes the physiso rption w ater a nd silico n alcoholic gro up o n the sur-face of the nano silicon dioxide a nd fo rm s nano com posite ma terial with go od dispersibility .When the do sage o f silane coupling ag ent is suitable,the com posite m aterial exhibits a g ood application perfo rmance in epo xy var nish as w ell as reinforcing a nd toug hening properties o f nano ma terials.The preparatio n technolog y has a g ood applica tio n prospect.

Key words :　sol -g el ;sila ne coupling ag ent ;dosage ;nano silicon dioxide ;composite ma terial 纳米复合材料是由两种或两种以上的固相至少有一维以纳米级大小复合而成的复合材料。其制备方法主要有溶胶-凝胶法、填充法、插层法、共混法等,其中溶胶-凝胶法是制备纳米复合材料的主要方法,用其制备的纳米复合材料具有无机粒子粒径小、

分散程度好等特点[1]。硅烷偶联剂在溶胶凝胶体系中有着非常广泛的应用,它可以影响无机相粒子的数量、粒径及其分布、界面状态等,最终影响纳米复合材料的应用性能。但是硅烷偶联剂与无机粉体之间的作用机理是什么,随着加入硅烷偶联剂量的变

复合材料学报

AC T A M A T ERI AE CO M PO SIT AE SIN ICA

第21卷　第2期 4月　2004年

V ol.21 N o.2 April 2004

DOI:10.13801/ k i .f h clxb.2004.02.013