纳米SiO_2表面化学改性研究

通过γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷与纳米SiO2表面的羟基发生化学反应,将KH-570化学键合在纳米SiO2表面,形成化学改性的纳米微粒MPS-SiO2。研究了硅烷偶联剂KH-570的用量、反应温度、反应时间、pH值、溶剂配比对纳米SiO2表面双键含量的影响,利用红外光谱、热失重对改性前、后的纳米SiO2进行了表征。结果表明,纳米SiO2表面成功地实现了化学改性。     

纳米SiO2的制备及其原位改性

以天然优质粉石英自制的Na2O·3.1SiO2为原料、硅烷偶联剂KH-560、KH-570为改性剂、HCl为沉淀剂、聚乙二醇为表面活性剂,采用化学沉淀法制备了分散性好的改性纳米SiO2粉体.研究了硅烷偶联剂KH-560、KH-570对溶液中生成的二氧化硅粒子表面原位改性的影响及机理,优化了制备改性纳米SiO2粉体的工艺条件.利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、热分析仪及粘度计对制备的产物进行了表征.结果表明硅烷偶联剂KH-560、KH-570都是有效的改性剂.     

原位聚合制备纳米SiO2／聚丙烯酸酯复合树脂及其氨基烤漆性能的研究

用硅烷偶联剂KH-560对纳米SiO2进行表面改性处理,然后在溶液中进行原位聚合,制得纳米SiO2/聚丙烯酸酯复合树脂.采用红外光谱和扫描电镜对纳米SiO2表面接枝情况及纳米SiO2在树脂中的的分散状态进行了分析.之后将该复合树脂配制成氨基烤漆,对漆膜性能进行研究分析表明:复合树脂中随着纳米SiO2用量的增加,漆膜的硬度、耐摩擦性都有显著增加;适当的纳米SiO2用量可改善漆膜的耐冲击性;附着力、柔韧性及光泽随用量增加呈下降趋势.     

KH-550改性纳米SiO2对环氧胶黏剂性能的影响

制备了氨基硅烷偶联剂（KH-550）表面接枝改性纳米SiO2粒子,利用正交实验,讨论了改性剂用量、改性温度以及改性时间对活化指数的影响。并将KH-550硅烷偶联剂包覆纳米SiO2作为填料,以环氧树脂E-44为基体,制备环氧树脂胶黏剂,通过对胶黏剂进行剪切强度,扫描电镜和阻抗测试,研究了改性纳米SiO2对环氧胶黏剂粘结性能以及耐蚀性能的影响。结果表明：改性纳米SiO2填充的环氧胶黏剂的剪切强度得到提高,最大增幅达到2MPa,耐蚀性能也得到提高。     

纳米SiO_2表面改性及其在WPUA中的应用研究

用γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH-570)对纳米SiO2进行表面改性,通过光固化法制备纳米SiO2/水性聚氨酯丙烯酸酯(WPUA)复合涂膜,考察了纳米SiO2的粒径、改性条件及SiO2和2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)用量对涂膜性能的影响。结果表明,当KH-570用量为10%,反应温度为60℃和反应时间为7 h时,对纳米SiO2表面的改性效果最好;采用粒径为56 nm的改性SiO2所制备的WPUA具有优良的性能;当DMPA的质量分数为6.5%～8.0%时,WPUA乳液的稳定性和外观较好;当加入1.0%改性后的纳米SiO2时,WPUA乳液和涂膜的综合性能较佳。     

纳米SiO2粉体有机化程度的表征及评价

采用热分析法研究了硅烷偶联剂KH-570、KH-590、KH-792与纳米SiO2粉体间的缩合反应过程,用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了KH-792用量与纳米SiO2粉体表面硅羟基峰面积之间的关系,考察了KH-570、KH-590、KH-792改性纳米SiO2粉体填充溶聚丁苯橡胶(SSBR)复合材料的性能。结果表明,硅烷偶联剂与纳米SiO2在90℃左右发生缩合反应,用缩合度可表征硅烷偶联剂对纳米SiO2粉体的改性程度;KH-792的用量为1~3份时,改性纳米SiO2粉体表面的硅羟基缩合度显著增加。3种偶联剂改性纳米SiO2均能改善SSBR复合材料的力学性能,其中KH-570的改性效果较差;当KH-590或KH-792用量为3份时,复合材料的力学性能最佳。KH-590或KH-792改性的纳米SiO2粉体在橡胶基体中的分散性明显得到改善,用其填充SSBR复合材料在应变试验范围内的储能模量变化值、损耗模量和损耗因子均低于纯SiO填充SSBR复合材料。     

SiO_2表面环氧改性及其吸附天然胶乳中蛋白质的研究

用带有环氧基的硅烷偶联剂KH-560对SiO2粒子进行表面修饰改性,并用其对天然胶乳中的蛋白质进行吸附分离。结果表明,KH-560通过化学键牢固地结合在SiO2粒子表面,并通过环氧基与蛋白质反应,达到降低天然胶乳氮含量的目的。当pH=8~9,改性SiO2粒子的质量分数为1%,处理时间为6 h时,胶乳中氮含量(质量分数)降低到0.229 3%。     

原位一步法制备温敏改性纳米二氧化硅

采用原位一步法合成了温敏改性聚 N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)/SiO2纳米复合物. 通过接触角对温敏改性的纳米SiO2进行了条件优化：反应温度73℃,反应时间6 h,单体用量与KH-570摩尔比为1:1,引发剂用量为单体用量与KH-570总质量的2.5%。通过TEM、FT-IR、XPS等手段对温敏性纳米SiO2的组成和结构进行了表征。同时,这一有机-无机纳米复合物仍然保持PNIPAAm 的温度响应性, 最低临界溶解温度(LCST)与纯PNIPAAm相似。     

改性纳米二氧化硅对丁腈橡胶的补强作用

采用偶联剂对纳米SiO2进行表面改性,能解决纳米SiO2补强NBR时分散性不好这一问题。实验讨论了3种偶联剂KH-550、Si-69、NDZ-201对纳米SiO2的表面改性,结果表明,Si-69的改性效果最好,其用量为0.6份时改性效果最好。     

偶联剂对SiO2／CE复合材料动态力学性能的影响

利用纳米SiO2对氰酸酯树脂(CE)进行改性,研究了纳米SiO2的含量对纳米SiO2/CE复合材料动态力学性能的影响.在此基础上,分别选用小分子偶联剂KH-560和大分子偶联剂SEA-171对纳米SiO2进行表面处理,进一步研究了界面结构对纳米SiO2/氰酸酯树脂复合材料动态力学性能的影响,初步探讨了其作用机理.结果表明,经SEA-171表面处理后的3.0wt%纳米SiO2/CE复合材料的储能模量比纯CE可提高近4倍,损耗模量可提高2.4倍,力学损耗因子可提高1.8倍.     

C型硅胶与偶联剂KH-560键合反应初探

运用甲苯回流法制备了3-缩水甘油基丙基硅胶键合相,并通过正交实验及单因素实验,探讨了物料配比、反应温度、反应时间等条件对键合相形成的影响规律。结果表明：KH-560含量的适当增加、反应温度的升高、反应时间的延长均能促进键合相的形成。同时还发现反应温度过高、反应时间过长会导致KH-560的分解。适合硅胶和KH-560键合的反应条件是：硅胶︰KH-560=1︰2（质量比）;反应温度65~80 ℃;反应时间48~72 h。该条件可避免KH-560的分解。最后通过元素分析法所得氢含量与理论计算氢含量的比较,得出KH-560分子上只有1个甲氧基参与了键合反应。     

偶联剂对复合材料热学及摩擦性能的影响

利用纳米S iO2对氰酸酯树脂(CE)进行改性,研究了纳米S iO2的含量对纳米S iO2/CE复合材料热学及摩擦性能的影响;在此基础上,分别选用小分子偶联剂KH-560和大分子偶联剂SEA-171对纳米S iO2进行表面处理,进一步研究了界面结构对纳米S iO2/氰酸酯树脂复合材料热学及摩擦性能的影响,初步探讨了其作用机理。结果表明,经SEA-171表面处理后的3.0%纳米S iO2/CE复合材料的热分解温度提高了将近75℃,摩擦系数比纯CE树脂的摩擦系数降低了约25%,耐磨性提高了77%。     

纳米二氧化硅表面改性的研究

采用钛酸酯对纳米二氧化硅进行表面改性的研究,测定了改性样品的接触角,并用羟基紫外线吸收法测试了改性效果,对所得纳米样品的改性效果进行了评价。结果发现,钛酸酯与二氧化硅的比例为11%,在108℃条件下,以甲苯为溶剂反应1 h改性效果最好。     

硅烷偶联剂对纳米氧化锌的表面改性研究

采用硅烷偶联剂KH-570对纳米ZnO进行表面改性,研究了硅烷偶联剂用量、pH值、时间及反应温度等因素对纳米ZnO表面改性的影响,利用亲油化度实验、红外光谱(IR)、热重(TG)、透射电镜(TEM)等手段表征了纳米ZnO的改性效果和结构。红外光谱和热重研究表明,KH-570以化学键合的方式结合在纳米ZnO的表面,并形成了有机包覆层。经测量,纳米ZnO表面的KH-570的质量分数为4.6%;讨论了产生KH-570理论包覆量与实际包覆量差异的原因。TEM图表明经KH-570改性过的纳米ZnO的分散性大大提高;亲油化度实验表明,当硅烷偶联剂用量为6%,pH值为6.5,反应温度为85℃,反应2 h时,纳米ZnO改性效果最好。     

磺酸型水性聚氨酯／改性SiO2复合材料的制备与性能研究

用硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）对纳米二氧化硅（SiO2）进行改性,采用原位聚合将改性后的SiO2引入到磺酸型水性聚氨酯（WPU）中。结果表明,硅烷偶联剂与SiO2表面羟基发生了化学反应;随着改性SiO2含量的增加,复合材料的粒径逐渐增大,且复合材料的耐水性则得到明显改善;拉伸强度则随改性SiO2含量的增加先增大后减小,断裂伸长率逐渐减小;当改性SiO2质量分数为2．0％时,复合材料的拉伸强度最大,其值为39．62MPa,粒径为77．16nm,吸水率为13．69％,复合材料的综合性能较好。     

偶联剂表面处理对复合材料静态力学性能的影响

利用纳米SiO2对氰酸酯树脂(CE)进行增韧改性,采用冲击强度、弯曲强度测试及扫描电子显微镜等手段研究了纳米SiO2含量对纳米SiO2/CE复合材料静态力学性能的影响;在此基础上,分别选用小分子偶联剂KH-560和大分子偶联剂SEA-171对纳米SiO2进行表面处理,进一步研究了界面结构对纳米SiO2/CE复合材料静态力学性能的影响,初步探讨了其作用机理。结果表明,纳米SiO2(尤其是以大分子偶联剂处理后的纳米SiO2)的加入提高了复合材料的冲击强度和弯曲强度。当SiO2质量分数为3%时,复合材料的冲击强度、弯曲强度达到最大,增幅分别为61.9%,44.2%。     

核/壳型含氟硅苯丙乳液的合成及性能

以氟硅偶联剂——丙烯酸六氟丁酯(HFBA)和γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)同时作为苯丙乳液的改性剂,采用种子乳液聚合法制得了核/壳型氟硅改性苯丙乳液。研究了氟硅偶联剂比例及用量对该改性乳液基本性能及应用性能的影响。结果表明:当n(HFBA)∶n(KH-560)=1∶2、w(HFBA+KH-560)=7%时,改性乳液的综合性能最佳,其平均粒径为243 nm、粒径分布较窄(多分散指数为0.237),乳胶膜的玻璃化转变温度为-18.40℃和37.81℃、吸水率(11.83%)相对最低且铅笔硬度(2H)相对较高,同时该乳胶膜具有良好的成膜性、附着力、耐水性、储存稳定性和Ca2+稳定性。