甲基三乙氧基硅烷改性硅溶胶及疏水性能研究
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第４ ２卷第 ４期
２１ ０ ２年 ４月
涂 料 工 业
ＰＡＩ ＮＴ ＆ Ｃ０ＡＴＩ ＮＧＳ Ｉ ＮＤＵＳ ＴＲＹ
Ｖｏ ＿ ２ Ｎｏ ４ ｌ４ ． Ａｐ ． ０１ ｒ２ ２
甲基 三 乙 氧基 硅 烷 改 性 硅 溶 胶 及 疏 水 性 能 研 究
陈利君 ， 江元 汝 ， 张漩卓 一 ， 陈 隆 （ 西安 建 筑科 技 大 学理 学院 ， 西安 ７ ０５ ） １０５
１ ２ 有 机硅 改性硅 溶胶 的制 备 ．
在装有搅拌器 、 回流冷凝管 、 恒压滴 液漏斗 的三 口烧 瓶 中 加入定 量 的水 和 硅 溶 胶 ， 水 浴 ４ 在 ０℃ 下保 温 １ ｎ ０ ｍｉ。在 ３ ｎ ０ｍｉ内将 １ Ｌ溶有 ０ ４ ６ｇ甲基三 乙氧基硅烷 的乙醇溶液 ０ｍ ． ８ 滴加至烧瓶中。反应 ２ｈ 自然冷却 ， 到改性硅溶胶 。 ， 得
面， 还可以进一步在 ＳＯ ｉ 胶 粒表 面进 行缩 聚 ， 形成 密集 的膜 ，
这样可 以大大提高硅溶胶的疏水性 。本研究 用浸 渍提拉法 和 自流法在玻璃表 面制备 了疏水 膜 ， 用采 用傅里 叶红 外光 谱 利 （ Ｔ— Ｒ）、 Ｆ Ｉ 差热 一失质量测试仪及接触 角测 试仪等测试 方法 对疏水膜进行 了检测分析与性能表征 。
硅酸盐玻 璃为高能 、 亲水表面 ， 耐污性 差 、 自清洁能力 低 、 容易粘附水珠和雾珠 ， 璃的清 洁费 时 、 玻 费力 ， 给人 们 的生 活 和工作带来 很 多 不便 ， 因此玻 璃 表 面 憎水 膜 的研 究 受 到关
注 。硅 溶 胶 是 ｓｏ ｉ 的 水 溶 液 ， 一 种 绿 色 材 料 ， 用 广 是 应
１ 实验 部 分
１ １ 试 剂与 仪器 ．
硅 溶 胶 ： 业 级 ， 东 佛 山 市 大 沥 中 发 水 玻 璃 厂 ； 基 三 工 广 甲
泛， 价格便宜 。ＳＯ 膜 具有耐热 性 、 候性 、 ｉ 耐 低折 射性 、 低介 电 性 、 明性 等 优 点 ， 是 其 表 面 存在 大量 的ｓ一０ 亲 水 性 透 但 ｉ Ｈ， 强 。 。有机硅材料可 以消耗 ＳＯ 表面 的硅羟基 ， 。 ｉ 同时引入 疏
１ ４ 单体 转 化 率 ．
准确称取硅溶胶 的质量 记作 ｍ ， 机 硅 的质量 记作 ｍ ， 有 ：
毫
蕺
将 改性 得到 的产物经 纯化 后 ， 准确 称量所得 固体 的质量 ， 记作 ｍ， 。利 用式 （ ） １ 计算 出不 同条 件下的单体转化率 。 单 体转化率 ：
ｌ ｌ
ＭＴ ｄ ｆ ｄ ｓｌ ａ ｓ ｌｐ ｏ ｉ ｅ ｏ ｄ ｃ ｍｐ ｔ ｉ ｔ ｔ４ ℃ ａ ｄ ９ ＥＳ ｍｏ ｉ ｅ ｉ ｃ ｏ ｒ ｖ ｄ ｄ ｇ ｏ ｏ ａ ｉ ｌ ｙ ａ ０ ｉ ｉ ｂｉ ｎ ％ ｓｌ ｏ ｅ Ｔ ｅ ｏ ｔ ａ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓ ｏ ｉ ｃ ｎ ． ｈ ｐｉ ｌ ｒｐ ｒ ｅ ｆ ｉ ｃ ｉ
ｇａ ｓｓ ｒａ ｅ ｄ ｄ ’ ｃ ｎ ｅ ｓｇ ｆｃ ｎ ｌ ｆｅ ｐ ｌｅ ｔ ｈ ｄ ｆｅ ｉｉａ ｓ ｌ ｕ ｈ ｙ ｒ ｐｈ ｂ ｃｔ ｆ ｌ ｓ ｕ ｆｃ ｉ ｎｔ ｈａ ｇ ｉｎｉ ａ ｔ ａ ｒ ａ ｐ ｉ ｄ ｗｉ ｔ ｅ ｍｏ ｉ ｄ ｓｌ ｏ ，ｂ ｔｔ ｅ ｈ ｄ ｏ ｏ ｉ ｉ ｏ ｉ ｙ ｔ ｈ ｉ ｃ ｙ
捌
波 数 ／ｍ ｃ
１ 未 改 性 硅 溶 胶 ；一 硅 烷 偶 联 剂 改 性 后 的 硅 溶 胶 ；一 Ｔ ０ ℃ 一 ２ ３ Ｇ５０
后 剩 余 物
图 １ 不 同硅 溶 胶 的 红 外光 谱 图
Ｆ ｇ １ Ｆ —Ｉ ｏ ｉ ｅ ｅ ｔｓｌ ａ ｓ ｌ ｉ． Ｔ Ｒ ｆｄ ｆ ｒ ｎ ｉ ｃ ｏ ｓ ｆ ｉ
由表 １ 以看 出， 可 有机硅单体质量分数不变 ， 温度从３ ５℃ 升到 ４ ０℃转化率升高 ， ４ 在 ０℃时达到 峰值 ， 温度 继续上升 到 ５ ０℃时 ， 转化 率急剧 下降 。这是 由于 温度的升 高有利 于有 机 硅单体 的水 解 ， 但是 由于催 化 剂 的存在 ， 温度 进 一步 升 高 以 后， 水解生 成的硅醇主要进行 自缩聚反应 ， 单体转化率下 降。
乙氧基硅烷 ： 分析纯 ， 湖北蓝天化工 产品有 限公司 ； 盐酸 ： 分析
纯， 西安化学试剂厂 ； 无水 乙醇 ： 天津市 红岩化学 试剂厂 ； 去离 子水 ： 自制 。 集热式磁力搅拌 器 Ｄ １１ ： 安予 华 ； 里 叶红外 光谱 Ｆ０ Ｓ 西 傅 检测仪 Ｅ Ｕ Ｎ ５ 德 国 Ｂｕ ｈｒ 司 ； 热 一失 质量 测 试 仪 Ｑ Ｉ Ｘ ５： ｒｅｅ 公 差 Ｑ ００ Ｓ ： 国 Ｔ １０ Ｄ Ｃ 美 Ａ公 司 ； 视频光学 接触角 测量仪 Ｏ Ａ ２ ： Ｃ ０ 德 国 Ｄ ｔ ｈｓ ｓ公司 ；２ 分光光度计 ： ａ ｐｙｉ ａ ｃ ７１ 上海 精密科学 仪器有 限
公 司。
水 的有机基 团， 用有机 硅改性 硅溶 胶是提 高疏 水性 的有效 方
法 ， 以有机硅改性硅溶胶 为原料 制备 薄膜材料 是近 年来
Ｊ 。本 研 究 采 用 甲基 三 乙 氧 基 硅 烷 研 究 极 为 活跃 的 领 域
对工业级硅溶胶进行改性 。甲基 三乙氧基硅烷 在催化 剂存在 的条件下水解 生成硅 醇 ， 醇 的 １个羟基 可 以和硅 溶胶 表面 硅 的羟基进行缩 合 ， 而把 疏水性 强 的甲基基 团接 到硅溶 胶表 从
９ 时， ％ 甲基三乙氧基硅 烷改性硅 溶胶 相容性 良好 ， 在玻璃表面涂膜前后光学性能无 明显变化 ， 涂膜玻璃 片表面 的疏水
性 有 了大 幅 的提 高 。 关键 词 ： 溶 胶 ； 烷 偶 联 剂 ； 水 膜 ； 璃 表 面 改 性 硅 硅 疏 玻 中 图 分 类 号 ：Ｑ６ ７ ２ Ｔ ３ ． 文 献 标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：２ ３— ３２ ２ １ ） ４— ０ ６— ４ ０５ ４ １ （０ ２ ０ ０ ２ ０
生成 的低 聚体 吸热挥 发造 成 的； ２ ５℃左 右 出现 了一个很 在 ４
大 的放热峰 ， 这是 由于改性 后 的硅溶胶 表面 的硅 甲基被 氧化
成 硅 羟 基 而 放 出 大量 的热 形 成 的 。 这 说 明改 性 后 的硅 溶 胶 的 稳 定 温 度 是 ２ ５ｏ 改 性 后 的硅 溶 胶 有 良好 的热 稳 定 性 。 ４ Ｃ，
（ｃｏｌｆＳｉ ｃｓ Ｘ ＇ ｎｖｒｔ Ａｃｉｃ ｒ ａ ｄＴｃｎｌ ｙ Ｘ＇ １０ ５ Ｃ ｉ ） Ｓｈｏ ｏ ｃ ｎｅ； ｉｎＵ ｉ ｓｙｏ ｒ ｔ ｔ ｅ ｎ ｅｈｏｏ ； ｉ ｎ７０ ５ ， ｈｎ ｅ ａ ｅｉ ｆ ｈｅ ｕ ｇ ａ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｍｅｈ ｌｔｉｔ ｘ ｓｌｎｅ ｗａ ｓ ｄ ｆ ｒｈ ｄ ｏ ｈ ｂ ｃ ｍｏ ｉ ｃ ｔｏ ｆｓｌｃ ｏ ． Ｈｙ ｒ ｐ ｏ ｉｉｙ ｏ ｓ ｒ ｃ ： ｔ ｙ ｒｅｈｏ ｙ ｉａ ｓ ｕ ｅ ｏ ｙ ｒ ｐ ｏ ｉ ｄ ｆ ａ ｉｎ ｏ ｉ ａ ｓ １ ｉ ｉ ｄ ｏ ｈ ｂ ｃｔ ｆ ｔｅ ｈ ｄ ｏ ｈｏ ｉ ｍｂ ａ ｅ ｎ ｇ ａ ｓ ｓｔ ａ ｒ ｐａｅ ｙ ｄ ｐ— ｃ ａｉ ｇ ａ ｄ ｓ ｌ — ｏ ｎ ｔ ｏ ｓ ａ ｉ ｅｅ ｔ ｈ ｙ ｒ ｐ ｂ ｃ ｍｅ ｒ ｎ ｓｏ ｌｓ ｅ ｈ ｔｐ ｅ ｒ ｄ ｂ ｉ — ｏ ｔｎ ｎ ｅｆ— ｆ ｗｉ ｇ ｍｅｈ ｄ ｔｄ ｆ ｒ ｎ ｌ ｆ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｓ ａ ｄ ｄ ｆｅ ｅ ｔｃ ｎｔｎ ｆｍｅ ｈ ｌｔｉｔ ｏ ｙ ｉａ ｒ ｅ ｔｄ．Ｔ ｍｂ ａ ｅＳｓｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｒ ｐ－ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｎ ｉｆｒ ｎ ｏ ｅ ｔｏ ｔ ｙ ｒｅｈ ｘ ｓｌｎｅｗｅ ｅ ｔｓｅ ｈｅ ｍｅ ｒ ｎ ’ ｔｕ ｔ ｒ ｎｄ ｐ ｏ ｅｔｅ ｒ ｎ ｌｓｓ ｄ ａ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｅ Ｔ —Ｉ ，ＤＴＡ ｎ ｏ ｔｃ ｎ ｌ ｅ ｔ ｒ Ｔｈｅｒ ｓ ｌｓ ｓ ｗｅ ｈａ ， ｒｉｓｗｅ ｅ ａ ａｙ ｉｅ ｎｄ ｃ ａ ａ ｔｒｚ ｄ ｂｙ Ｆ Ｒ ａ ｄ ｃ ｎ ａ ｔａ ｇｅ ｔ ｓｅ ． ｅ ｕ ｔ ｈｏ ｄ ｔ ｔ
摘 要 ： 甲基三 乙氧基硅烷对硅溶胶进行疏水改性 。研了在不同温度下 ， 同甲基 三乙氧基硅烷 含量对硅溶 用 不
胶的改性效果 。用浸渍 提拉 法和 自流法在玻璃 表面制成 了疏水膜 。采用傅 里叶红外光谱 、 热 一失质 量测试仪及 接 差 触角测试仪等测试 方法对疏水膜进行 了检 测分析 及疏水 性能 的表征 。结 果表 明 ： ４ 在 Ｏ℃ ， 机硅单 体质量 分数 为 有
Ｆ ｇ ２ ＤＴ ｏ ｄ ｆｅ ｉ ｃ ｏ ｉ． Ａ ｆ ｍｏ ｉ ｄ ｓｌ ａ ｓ ｌ ｉ ｉ
胶表 面及 孔 隙 中残 留 的反 应 溶 剂 乙醇 吸热 挥 发形 成 的； 在
１ ２℃左 右 和 ２ ２℃ 有 吸 热 峰 ， 未 参 与改 性 的硅 醇 和副 反 应 ６ ０ 是
固体 。研磨至粉 末状 ， 温至 １０℃干燥 ６ｈ 备用 。对 未 改 升 ６ ，
性 的硅 溶 胶 、 性 的硅 溶 胶 以及 改 性 后 的 硅 溶 胶 的 干 基 样 品 改
（Ｔ Ｄ Ａ分析剩余物 ） 进行红外光谱分析 ， 见图 １ 。
２ ３ 反应 温 度对转 化 率的影 响 ．
分别在 ３ ５℃ 、０℃ 、５℃和 ５ ４ ４ ０℃下 ， 用质 量分数为 ３ ％
ｔ ｅ ｇ ａ ｓ ｓ ｒ ｃ ｎ ｒ ａ ｅ ｒ ａｌ ． ｈ ｌｓ ｕ ｆ ｅ ｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｇ ｅ ｔ ａ ｙ Ｋｅ ｏ ｄ ：ｉ ｃ ｏ ；ｓ ａ ｅ ｃ ｕ ｌ ｇ ａ ｅ ｔ ｙ ｒ ｐ ｏ ｉ ｆ ｍｓ ｈ ｄ ｏ ｈ ｂ ｃ ｍｏ ｉ ｃ ｔ ｎ ｙ Ｗ ｒ ｓ ｓ ｉａ ｓ ｌ ｉ ｎ ｏ ｐｉ ｇ ｎ ；ｈ ｄ ｏ ｈ ｂ ｃ ｉ ｌ ｌ ｎ ｌ ； ｙ ｒ ｐ ｏ ｉ ｄ ｆ ａｉ ｉ ｏ
的有机硅对硅溶胶进行改性 ， 并计 算单 体转 化率 ， 结果见表 １ 。
摹
＼
肄
表 １ 反 应 温 度 对 转 化 率 的影 响
Ｔａ ｌ Ｔｈｅ ｉ ｌｕ ｎｃ ｆ ｒ ａ ｔｏ ｔｍ ｐｅ ａ ｕｒ ｎ ｏ ｖ ｒ ｉ ｂ ｅ１ ｎｆ ｅ ｅ ｏ ｅ ｃｉ ｎ ｅ ｒ ｔ ｅ ｏ ｃ ｎ ｅ ｓｏｎ
Ｍ ｏ ｉ ｃ ｔｏ ｏ ｉｉａ Ｓ ｉ ｔ ＴＥＳ ａ ｄ ｄ ｆ ａ ｉｎ ｆＳ ｌｃ ｏ ｓｗｉｈ Ｍ ｉ ｎ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｆ Ｈ ｙ ｒ ｐ ｂ ｃ ｔ ｓ ａ ｃ ｏ ｄ ｏ ｈｏ ｉ ｉｙ
Ｃ ｅ ｉ ｎ Ｊ ｎ ｕ ｎｕ Ｚ ａｇＸ ａ ｚｕｙ ， ｈ ｎＬ ｎ ｈ ｎＬ ｕ ，ｉ ｇＹ ａ ｒ ，ｈ ｎ ｕ ｎｈ ｏｉ Ｃ ｅ ｏ ｇ ｊ ａ
陈利君等 ： 甲基三 乙氧基硅烷改性硅溶胶及疏水性能研究
１ ３ 玻璃 疏水 膜 的制 备 ．
用稀盐 酸浸润玻璃板 ， 超声清洗 １ ｉ ， ２ ０℃下烘干。 ０ｍ ｎ 在 ０
在处理好 的玻璃 板 上用 浸渍 提拉法 和 自流法 涂膜 ， 室温 干燥
后 ， 马 弗 炉 内 ２ ０℃ 下保 温 ６ ｉ， 出 冷 却 至 室 温 。 在 ０ ０ｒｎ 取 ａ
×１０ ０ ％
式（） １
￡ ／Ｃ
２ 结 果 与 讨 论
２ １ 红 外分 析 ．
取一定量 的硅 溶胶 ， １０℃下干燥 ６ｈ 研磨 成粉末状 ， 在 ６ ， 备用； 将得 到的改性 硅溶 胶放 入 １０℃ 的烘 箱 中干燥 至块 状 ０
图 ２ 改 性 硅 溶 胶 的 Ｄ Ａ检 测 图 Ｔ
２１ ０ ２年 ４月
涂 料 工 业
ＰＡＩ ＮＴ ＆ Ｃ０ＡＴＩ ＮＧＳ Ｉ ＮＤＵＳ ＴＲＹ
Ｖｏ ＿ ２ Ｎｏ ４ ｌ４ ． Ａｐ ． ０１ ｒ２ ２
甲基 三 乙 氧基 硅 烷 改 性 硅 溶 胶 及 疏 水 性 能 研 究
陈利君 ， 江元 汝 ， 张漩卓 一 ， 陈 隆 （ 西安 建 筑科 技 大 学理 学院 ， 西安 ７ ０５ ） １０５
１ ２ 有 机硅 改性硅 溶胶 的制 备 ．
在装有搅拌器 、 回流冷凝管 、 恒压滴 液漏斗 的三 口烧 瓶 中 加入定 量 的水 和 硅 溶 胶 ， 水 浴 ４ 在 ０℃ 下保 温 １ ｎ ０ ｍｉ。在 ３ ｎ ０ｍｉ内将 １ Ｌ溶有 ０ ４ ６ｇ甲基三 乙氧基硅烷 的乙醇溶液 ０ｍ ． ８ 滴加至烧瓶中。反应 ２ｈ 自然冷却 ， 到改性硅溶胶 。 ， 得
面， 还可以进一步在 ＳＯ ｉ 胶 粒表 面进 行缩 聚 ， 形成 密集 的膜 ，
这样可 以大大提高硅溶胶的疏水性 。本研究 用浸 渍提拉法 和 自流法在玻璃表 面制备 了疏水 膜 ， 用采 用傅里 叶红 外光 谱 利 （ Ｔ— Ｒ）、 Ｆ Ｉ 差热 一失质量测试仪及接触 角测 试仪等测试 方法 对疏水膜进行 了检测分析与性能表征 。
硅酸盐玻 璃为高能 、 亲水表面 ， 耐污性 差 、 自清洁能力 低 、 容易粘附水珠和雾珠 ， 璃的清 洁费 时 、 玻 费力 ， 给人 们 的生 活 和工作带来 很 多 不便 ， 因此玻 璃 表 面 憎水 膜 的研 究 受 到关
注 。硅 溶 胶 是 ｓｏ ｉ 的 水 溶 液 ， 一 种 绿 色 材 料 ， 用 广 是 应
１ 实验 部 分
１ １ 试 剂与 仪器 ．
硅 溶 胶 ： 业 级 ， 东 佛 山 市 大 沥 中 发 水 玻 璃 厂 ； 基 三 工 广 甲
泛， 价格便宜 。ＳＯ 膜 具有耐热 性 、 候性 、 ｉ 耐 低折 射性 、 低介 电 性 、 明性 等 优 点 ， 是 其 表 面 存在 大量 的ｓ一０ 亲 水 性 透 但 ｉ Ｈ， 强 。 。有机硅材料可 以消耗 ＳＯ 表面 的硅羟基 ， 。 ｉ 同时引入 疏
１ ４ 单体 转 化 率 ．
准确称取硅溶胶 的质量 记作 ｍ ， 机 硅 的质量 记作 ｍ ， 有 ：
毫
蕺
将 改性 得到 的产物经 纯化 后 ， 准确 称量所得 固体 的质量 ， 记作 ｍ， 。利 用式 （ ） １ 计算 出不 同条 件下的单体转化率 。 单 体转化率 ：
ｌ ｌ
ＭＴ ｄ ｆ ｄ ｓｌ ａ ｓ ｌｐ ｏ ｉ ｅ ｏ ｄ ｃ ｍｐ ｔ ｉ ｔ ｔ４ ℃ ａ ｄ ９ ＥＳ ｍｏ ｉ ｅ ｉ ｃ ｏ ｒ ｖ ｄ ｄ ｇ ｏ ｏ ａ ｉ ｌ ｙ ａ ０ ｉ ｉ ｂｉ ｎ ％ ｓｌ ｏ ｅ Ｔ ｅ ｏ ｔ ａ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓ ｏ ｉ ｃ ｎ ． ｈ ｐｉ ｌ ｒｐ ｒ ｅ ｆ ｉ ｃ ｉ
ｇａ ｓｓ ｒａ ｅ ｄ ｄ ’ ｃ ｎ ｅ ｓｇ ｆｃ ｎ ｌ ｆｅ ｐ ｌｅ ｔ ｈ ｄ ｆｅ ｉｉａ ｓ ｌ ｕ ｈ ｙ ｒ ｐｈ ｂ ｃｔ ｆ ｌ ｓ ｕ ｆｃ ｉ ｎｔ ｈａ ｇ ｉｎｉ ａ ｔ ａ ｒ ａ ｐ ｉ ｄ ｗｉ ｔ ｅ ｍｏ ｉ ｄ ｓｌ ｏ ，ｂ ｔｔ ｅ ｈ ｄ ｏ ｏ ｉ ｉ ｏ ｉ ｙ ｔ ｈ ｉ ｃ ｙ
捌
波 数 ／ｍ ｃ
１ 未 改 性 硅 溶 胶 ；一 硅 烷 偶 联 剂 改 性 后 的 硅 溶 胶 ；一 Ｔ ０ ℃ 一 ２ ３ Ｇ５０
后 剩 余 物
图 １ 不 同硅 溶 胶 的 红 外光 谱 图
Ｆ ｇ １ Ｆ —Ｉ ｏ ｉ ｅ ｅ ｔｓｌ ａ ｓ ｌ ｉ． Ｔ Ｒ ｆｄ ｆ ｒ ｎ ｉ ｃ ｏ ｓ ｆ ｉ
由表 １ 以看 出， 可 有机硅单体质量分数不变 ， 温度从３ ５℃ 升到 ４ ０℃转化率升高 ， ４ 在 ０℃时达到 峰值 ， 温度 继续上升 到 ５ ０℃时 ， 转化 率急剧 下降 。这是 由于 温度的升 高有利 于有 机 硅单体 的水 解 ， 但是 由于催 化 剂 的存在 ， 温度 进 一步 升 高 以 后， 水解生 成的硅醇主要进行 自缩聚反应 ， 单体转化率下 降。
乙氧基硅烷 ： 分析纯 ， 湖北蓝天化工 产品有 限公司 ； 盐酸 ： 分析
纯， 西安化学试剂厂 ； 无水 乙醇 ： 天津市 红岩化学 试剂厂 ； 去离 子水 ： 自制 。 集热式磁力搅拌 器 Ｄ １１ ： 安予 华 ； 里 叶红外 光谱 Ｆ０ Ｓ 西 傅 检测仪 Ｅ Ｕ Ｎ ５ 德 国 Ｂｕ ｈｒ 司 ； 热 一失 质量 测 试 仪 Ｑ Ｉ Ｘ ５： ｒｅｅ 公 差 Ｑ ００ Ｓ ： 国 Ｔ １０ Ｄ Ｃ 美 Ａ公 司 ； 视频光学 接触角 测量仪 Ｏ Ａ ２ ： Ｃ ０ 德 国 Ｄ ｔ ｈｓ ｓ公司 ；２ 分光光度计 ： ａ ｐｙｉ ａ ｃ ７１ 上海 精密科学 仪器有 限
公 司。
水 的有机基 团， 用有机 硅改性 硅溶 胶是提 高疏 水性 的有效 方
法 ， 以有机硅改性硅溶胶 为原料 制备 薄膜材料 是近 年来
Ｊ 。本 研 究 采 用 甲基 三 乙 氧 基 硅 烷 研 究 极 为 活跃 的 领 域
对工业级硅溶胶进行改性 。甲基 三乙氧基硅烷 在催化 剂存在 的条件下水解 生成硅 醇 ， 醇 的 １个羟基 可 以和硅 溶胶 表面 硅 的羟基进行缩 合 ， 而把 疏水性 强 的甲基基 团接 到硅溶 胶表 从
９ 时， ％ 甲基三乙氧基硅 烷改性硅 溶胶 相容性 良好 ， 在玻璃表面涂膜前后光学性能无 明显变化 ， 涂膜玻璃 片表面 的疏水
性 有 了大 幅 的提 高 。 关键 词 ： 溶 胶 ； 烷 偶 联 剂 ； 水 膜 ； 璃 表 面 改 性 硅 硅 疏 玻 中 图 分 类 号 ：Ｑ６ ７ ２ Ｔ ３ ． 文 献 标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：２ ３— ３２ ２ １ ） ４— ０ ６— ４ ０５ ４ １ （０ ２ ０ ０ ２ ０
生成 的低 聚体 吸热挥 发造 成 的； ２ ５℃左 右 出现 了一个很 在 ４
大 的放热峰 ， 这是 由于改性 后 的硅溶胶 表面 的硅 甲基被 氧化
成 硅 羟 基 而 放 出 大量 的热 形 成 的 。 这 说 明改 性 后 的硅 溶 胶 的 稳 定 温 度 是 ２ ５ｏ 改 性 后 的硅 溶 胶 有 良好 的热 稳 定 性 。 ４ Ｃ，
（ｃｏｌｆＳｉ ｃｓ Ｘ ＇ ｎｖｒｔ Ａｃｉｃ ｒ ａ ｄＴｃｎｌ ｙ Ｘ＇ １０ ５ Ｃ ｉ ） Ｓｈｏ ｏ ｃ ｎｅ； ｉｎＵ ｉ ｓｙｏ ｒ ｔ ｔ ｅ ｎ ｅｈｏｏ ； ｉ ｎ７０ ５ ， ｈｎ ｅ ａ ｅｉ ｆ ｈｅ ｕ ｇ ａ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｍｅｈ ｌｔｉｔ ｘ ｓｌｎｅ ｗａ ｓ ｄ ｆ ｒｈ ｄ ｏ ｈ ｂ ｃ ｍｏ ｉ ｃ ｔｏ ｆｓｌｃ ｏ ． Ｈｙ ｒ ｐ ｏ ｉｉｙ ｏ ｓ ｒ ｃ ： ｔ ｙ ｒｅｈｏ ｙ ｉａ ｓ ｕ ｅ ｏ ｙ ｒ ｐ ｏ ｉ ｄ ｆ ａ ｉｎ ｏ ｉ ａ ｓ １ ｉ ｉ ｄ ｏ ｈ ｂ ｃｔ ｆ ｔｅ ｈ ｄ ｏ ｈｏ ｉ ｍｂ ａ ｅ ｎ ｇ ａ ｓ ｓｔ ａ ｒ ｐａｅ ｙ ｄ ｐ— ｃ ａｉ ｇ ａ ｄ ｓ ｌ — ｏ ｎ ｔ ｏ ｓ ａ ｉ ｅｅ ｔ ｈ ｙ ｒ ｐ ｂ ｃ ｍｅ ｒ ｎ ｓｏ ｌｓ ｅ ｈ ｔｐ ｅ ｒ ｄ ｂ ｉ — ｏ ｔｎ ｎ ｅｆ— ｆ ｗｉ ｇ ｍｅｈ ｄ ｔｄ ｆ ｒ ｎ ｌ ｆ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｓ ａ ｄ ｄ ｆｅ ｅ ｔｃ ｎｔｎ ｆｍｅ ｈ ｌｔｉｔ ｏ ｙ ｉａ ｒ ｅ ｔｄ．Ｔ ｍｂ ａ ｅＳｓｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｒ ｐ－ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｎ ｉｆｒ ｎ ｏ ｅ ｔｏ ｔ ｙ ｒｅｈ ｘ ｓｌｎｅｗｅ ｅ ｔｓｅ ｈｅ ｍｅ ｒ ｎ ’ ｔｕ ｔ ｒ ｎｄ ｐ ｏ ｅｔｅ ｒ ｎ ｌｓｓ ｄ ａ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｅ Ｔ —Ｉ ，ＤＴＡ ｎ ｏ ｔｃ ｎ ｌ ｅ ｔ ｒ Ｔｈｅｒ ｓ ｌｓ ｓ ｗｅ ｈａ ， ｒｉｓｗｅ ｅ ａ ａｙ ｉｅ ｎｄ ｃ ａ ａ ｔｒｚ ｄ ｂｙ Ｆ Ｒ ａ ｄ ｃ ｎ ａ ｔａ ｇｅ ｔ ｓｅ ． ｅ ｕ ｔ ｈｏ ｄ ｔ ｔ
摘 要 ： 甲基三 乙氧基硅烷对硅溶胶进行疏水改性 。研了在不同温度下 ， 同甲基 三乙氧基硅烷 含量对硅溶 用 不
胶的改性效果 。用浸渍 提拉 法和 自流法在玻璃 表面制成 了疏水膜 。采用傅 里叶红外光谱 、 热 一失质 量测试仪及 接 差 触角测试仪等测试 方法对疏水膜进行 了检 测分析 及疏水 性能 的表征 。结 果表 明 ： ４ 在 Ｏ℃ ， 机硅单 体质量 分数 为 有
Ｆ ｇ ２ ＤＴ ｏ ｄ ｆｅ ｉ ｃ ｏ ｉ． Ａ ｆ ｍｏ ｉ ｄ ｓｌ ａ ｓ ｌ ｉ ｉ
胶表 面及 孔 隙 中残 留 的反 应 溶 剂 乙醇 吸热 挥 发形 成 的； 在
１ ２℃左 右 和 ２ ２℃ 有 吸 热 峰 ， 未 参 与改 性 的硅 醇 和副 反 应 ６ ０ 是
固体 。研磨至粉 末状 ， 温至 １０℃干燥 ６ｈ 备用 。对 未 改 升 ６ ，
性 的硅 溶 胶 、 性 的硅 溶 胶 以及 改 性 后 的 硅 溶 胶 的 干 基 样 品 改
（Ｔ Ｄ Ａ分析剩余物 ） 进行红外光谱分析 ， 见图 １ 。
２ ３ 反应 温 度对转 化 率的影 响 ．
分别在 ３ ５℃ 、０℃ 、５℃和 ５ ４ ４ ０℃下 ， 用质 量分数为 ３ ％
ｔ ｅ ｇ ａ ｓ ｓ ｒ ｃ ｎ ｒ ａ ｅ ｒ ａｌ ． ｈ ｌｓ ｕ ｆ ｅ ｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｇ ｅ ｔ ａ ｙ Ｋｅ ｏ ｄ ：ｉ ｃ ｏ ；ｓ ａ ｅ ｃ ｕ ｌ ｇ ａ ｅ ｔ ｙ ｒ ｐ ｏ ｉ ｆ ｍｓ ｈ ｄ ｏ ｈ ｂ ｃ ｍｏ ｉ ｃ ｔ ｎ ｙ Ｗ ｒ ｓ ｓ ｉａ ｓ ｌ ｉ ｎ ｏ ｐｉ ｇ ｎ ；ｈ ｄ ｏ ｈ ｂ ｃ ｉ ｌ ｌ ｎ ｌ ； ｙ ｒ ｐ ｏ ｉ ｄ ｆ ａｉ ｉ ｏ
的有机硅对硅溶胶进行改性 ， 并计 算单 体转 化率 ， 结果见表 １ 。
摹
＼
肄
表 １ 反 应 温 度 对 转 化 率 的影 响
Ｔａ ｌ Ｔｈｅ ｉ ｌｕ ｎｃ ｆ ｒ ａ ｔｏ ｔｍ ｐｅ ａ ｕｒ ｎ ｏ ｖ ｒ ｉ ｂ ｅ１ ｎｆ ｅ ｅ ｏ ｅ ｃｉ ｎ ｅ ｒ ｔ ｅ ｏ ｃ ｎ ｅ ｓｏｎ
Ｍ ｏ ｉ ｃ ｔｏ ｏ ｉｉａ Ｓ ｉ ｔ ＴＥＳ ａ ｄ ｄ ｆ ａ ｉｎ ｆＳ ｌｃ ｏ ｓｗｉｈ Ｍ ｉ ｎ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｆ Ｈ ｙ ｒ ｐ ｂ ｃ ｔ ｓ ａ ｃ ｏ ｄ ｏ ｈｏ ｉ ｉｙ
Ｃ ｅ ｉ ｎ Ｊ ｎ ｕ ｎｕ Ｚ ａｇＸ ａ ｚｕｙ ， ｈ ｎＬ ｎ ｈ ｎＬ ｕ ，ｉ ｇＹ ａ ｒ ，ｈ ｎ ｕ ｎｈ ｏｉ Ｃ ｅ ｏ ｇ ｊ ａ
陈利君等 ： 甲基三 乙氧基硅烷改性硅溶胶及疏水性能研究
１ ３ 玻璃 疏水 膜 的制 备 ．
用稀盐 酸浸润玻璃板 ， 超声清洗 １ ｉ ， ２ ０℃下烘干。 ０ｍ ｎ 在 ０
在处理好 的玻璃 板 上用 浸渍 提拉法 和 自流法 涂膜 ， 室温 干燥
后 ， 马 弗 炉 内 ２ ０℃ 下保 温 ６ ｉ， 出 冷 却 至 室 温 。 在 ０ ０ｒｎ 取 ａ
×１０ ０ ％
式（） １
￡ ／Ｃ
２ 结 果 与 讨 论
２ １ 红 外分 析 ．
取一定量 的硅 溶胶 ， １０℃下干燥 ６ｈ 研磨 成粉末状 ， 在 ６ ， 备用； 将得 到的改性 硅溶 胶放 入 １０℃ 的烘 箱 中干燥 至块 状 ０
图 ２ 改 性 硅 溶 胶 的 Ｄ Ａ检 测 图 Ｔ