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.     

纳米二氧化硅在PET中分散新方法的研究

利用超声波、偶联剂KH-570对纳米SiO2进行了分散和表面改性,用溶液共混法制备了PET树脂/纳米SiO2复合材料。通过熔点和特性黏度的测试以及红外光谱、扫描电子显微镜等研究了材料的结构和性能。结果表明:溶液共混法不改变PET的化学结构,制成的复合材料仍满足PET的纺丝要求,并且SiO2呈纳米尺度分布在PET树脂中。     

聚苯乙烯/纳米SiO_2复合材料的制备

经硅烷偶联剂KH-570改性后的纳米SiO2表面具有大量可反应性基团-CH=CH2。以苯乙烯和改性后的纳米SiO2为原料,利用自由基聚合反应,制备得到聚苯乙烯/纳米SiO2复合材料。FT IR和TG证明聚苯乙烯大分子链已成功接枝到纳米SiO2粒子表面。由于扩散作用的影响,相对于偶氮二异丁腈引发聚合反应,热聚合反应具有更高的接枝率。     

纳米SiO2表面修饰及在聚乳酸中的应用

为了降低纳米SiO2的表面能,防止团聚,提高分散性,应用硅烷偶联剂KH-550对纳米SiO2进行表面修饰.分析KH-550用量、反应时间对纳米SiO2修饰效果的影响关系,并应用SEM对纳米SiO2修饰前后形貌进行观测,应用SEM、DSC对聚乳酸/纳米SiO2复合材料进行表征.结果得出纳米SiO2最佳修饰工艺为:KH-550用量5％,反应时间2h.最优工艺修饰的纳米SiO2结构松散,在聚乳酸中分散均匀,复合体系的玻璃化转变温度提高了4.29℃,玻璃化转变温度处的热焓提高了2.431 J/g.     

纳米SiO2粒子静电吸附引发剂及引发甲基丙烯酸甲酯乳液聚合

对纳米SiO2粒子静电吸附2,2′-偶氮(2-脒基丙烷)二氯化氢(AIBA)引发剂,进而在其表面引发甲基丙烯酸甲酯乳液聚合而制备聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/纳米SiO2复合粒子进行了研究.发现当介质pH值高于SiO2粒子等电势点时,纳米SiO2能与AIBA发生静电吸附而锚固上引发剂.使用高速离心分离/紫外分光光度计分析,证明引发剂吸附存在一个稳定上限,在pH=10时为0.067g·(g·SiO2)-1.随着纳米SiO2粒子锚固AIBA量的增加,聚合速率增加,PMMA/纳米SiO2复合粒子的平均粒径变小;乳化剂OP-10用量过大时,复合粒子的胶体稳定性降低.原位乳液聚合得到的PMMA/纳米SiO2复合粒子的典型形态为"草莓"型核壳结构.     

有机杂化纳米CaCO3/SiO2复合粒子对硅橡胶性能的影响

以纳米碳酸钙（CaCO3）为原料,采用溶胶沉积法制备出具有核/壳结构的纳米CaCO3/SiO2复合粒子,并将其原位有机杂化。用纳米CaCO3/SiO2复合粒子替代部分气相法白炭黑作为硅橡胶的补强填料,采用扫描电子显微镜、拉力试验机、热失重仪等对改性硅橡胶的力学性能和热稳定性能进行表征。结果表明：有机杂化剂的种类不同,纳为CaCO3/SiO2复合粒子对硅橡胶的补强效果不同;与用未杂化的纳米CaCO3/SiO2复合粒子取代部分气相法白炭黑的硅橡胶相比,用经A-151杂化的复合粒子取代部分气相法白炭黑的硅橡胶,其拉伸强度、断裂伸长率得到明显改善,耐热性也得到提高;但撕裂强度大大降低。同时还发现,硅橡胶的力学性能及耐热性能在很大程度上也与复合粒子的取代量有关;即使是经KH-570杂化的复合粒子,当取代量小于10%时,其硅橡胶的性能也优于全部用气相法白炭黑补强的硅橡胶。     

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。     

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。     

交联度对泪珠状SiO_2/PS复合粒子结构和形貌的影响

用硅烷偶联剂KH570对泪珠状SiO2纳米粒子的表面进行改性,并作为苯乙烯聚合反应中的种子,利用分散聚合法合成具有核壳结构的泪珠状SiO2/PS复合粒子。采用红外光谱研究了泪珠状SiO2纳米粒子与KH570、聚苯乙烯之间的相互作用;采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜观察复合粒子的结构和形貌。结果表明,随着交联度的不同,SiO2/PS复合粒子具有不同的构型。润湿性测试结果表明,球形SiO2/PS复合粒子具有疏水性而泪珠状SiO2/PS复合粒子具有亲水性。     

交联度对泪珠状SiO_2/PS复合粒子结构和形貌的影响

用硅烷偶联剂KH570对泪珠状SiO2纳米粒子的表面进行改性,并作为苯乙烯聚合反应中的种子,利用分散聚合法合成具有核壳结构的泪珠状SiO2/PS复合粒子。采用红外光谱研究了泪珠状SiO2纳米粒子与KH570、聚苯乙烯之间的相互作用;采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜观察复合粒子的结构和形貌。结果表明,随着交联度的不同,SiO2/PS复合粒子具有不同的构型。润湿性测试结果表明,球形SiO2/PS复合粒子具有疏水性而泪珠状SiO2/PS复合粒子具有亲水性。     

包覆SiO2的硬脂酸相变储能材料的低热固相化学合成及其热性能

采用低热固相化学反应法,一步制备了表面包覆SiO2的硬脂酸相变储能纳米粒子.由红外光谱、X射线衍射和差示扫描量热法对表面包覆SiO2的硬脂酸纳米粒子进行了表征.利用动态光散射激光力度仪测定了材料的粒径分布,同时对材料表面包覆前后的接触角进行了测定.结果表明:硬脂酸纳米粒子表面成功包覆了SiO2层.包覆的硬脂酸纳米粒子为球状,粒径大约为110 nm.包覆的硬脂酸纳米粒子相转变温度为61.4℃,相变过程中的焓值为153.1 J/g,具有良好的蓄热能力,可用于太阳能利用等方面的储能蓄热.     

PMMA-b-PHEMA/纳米SiO2复合材料的制备与性能

采用分步法合成了聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚甲基丙烯酸羟乙酯(PMMA-b-PHEMA)嵌段共聚物。采用硅烷偶联剂KH-570对纳米二氧化硅进行表面改性,然后在四氢呋喃(THF)中制备出(PMMA-b-PHEMA)/纳米SiO2复合材料。通过红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、扫描电镜(SEM)分析了复合材料的组成与结构,通过热重分析(TGA)、差热分析法(DTA)研究了SiO2质量分数对复合材料热性能的影响。结果表明,所制备的(PMMA-b-PHEMA)/纳米SiO2复合材料中嵌段共聚物与无机纳米SiO2相容性良好,复合材料的热稳定性优于嵌段共聚物PMMA-b-PHEMA。     

聚氨酯-丙烯酸酯/ 纳米SiO2核壳型乳液的合成及表征

采用溶胶-凝胶法制备纳米SiO2(SiO2)溶胶粒子,经γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)改性后,与双键封端的聚氨酯及丙烯酸酯单体进行原位共聚,制备具有核壳结构的聚氨酯-丙烯酸酯/SiO2复合乳液(SPUA)。采用透射电镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对乳胶粒的形态、共聚物组成进行表征,以接触角测定仪、拉力机、扫描电镜(SEM)和热重分析仪分别对SPUA胶膜的对水接触角、力学性能、表面形貌和热性能进行了测试。结果表明,随着改性纳米SiO2质量分数的增加,胶膜的力学性能和热稳定性均明显改善,当改性纳米SiO2质量分数为8.0%时,胶膜的最大热失重速率对应温度为413℃,吸水率4.1%,接触角71.5°,拉伸强度17.7 MPa,摆杆硬度达到93%。     

MPS-SiO2/PS核壳型复合粒子的形态与玻璃化转变温度研究

以正硅酸乙酯为原料，调节pH值为碱性，通过溶胶-凝胶工艺制备单分散SiO2球，用偶联剂甲基丙烯酰（3-三甲氧基硅烷）丙酯（MPS）进行改性，得到MPS-SiO2球形粒子。以MPS—SiO2球为种子，苯乙烯为壳单体，乳液聚合法制备核壳结构的MPS-SiO2／PS复合粒子。透射电镜观察复合粒子形态的结果表明，MPS—SiO2球粒径为200nm左右时，得到覆盆子状核壳结构；MPS-SiO2球粒径为80nm左右时，得到包含多个MPS—SiO2球的多核壳结构。差示扫描量热法考察MPS-SiO2／PS复合粒子玻璃化转变温度（Tg）的结果表明，随着MPS—SiO2球含量增加，复合粒子的Tg增加；随着MPS-SiO2球粒径减小，复合粒子的Tg也有所增加。     

KH-570改性纳米TiO_2复合丙烯酸防污涂料性能研究

以硅烷偶联剂KH-570改性纳米TiO2,将其添加到丙烯酸树脂中,制得改性纳米TiO2复合丙烯酸树脂。通过扫描电镜表征和接触角分析,发现KH-570改性纳米TiO2复合丙烯酸树脂成膜后具有明显的微米-纳米表面结构,成膜物的水接触角由75°提高到115°;海上挂板实验表明:KH-570改性纳米TiO2复合丙烯酸防污涂料具有较强的防污性能,能够有效抑制海洋生物附着。     

纳米SiO_2表面接枝聚合改性及在PP中的分散

纳米SiO2粒子经硅烷偶联剂表面处理后,采用乳液聚合方法在纳米SiO2粒子表面接枝苯乙烯单体,实现了纳米SiO2表面的高分子包覆改性,制备了具有核壳结构的聚苯乙烯接枝SiO2复合纳米粒子.采用傅里叶变换红外光谱、透射电子显微镜对纳米SiO2粒子的表面结构及其在聚丙烯(PP)中的分散状况进行了表征.结果表明,接枝改性后纳米SiO2粒子能够在PP基体中均匀分散,明显改善了PP复合材料的力学性能.     

二氧化硅球的制备及其功能化

以正硅酸四乙酯为硅源,分别在碱性和酸性条件下制备了二氧化硅(SiO2)球状粒子;在碱性条件下制备了具有荧光功能的SiO2-FITC复合纳米球;以Sn2+作为敏化剂,在SiO2球表面沉积Ag纳米颗粒,制备了SiO2/Ag核-壳结构纳米粒子。通过透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见近红外(UV-vis-NIR)分光光度计,荧光分光光度计对SiO2球,SiO2-FITC荧光纳米球,SiO2/Ag核-壳结构纳米粒子的形貌和光学吸收、荧光发射特性进行了表征。结果表明,碱性环境下制备的SiO2球粒径大小为纳米级,酸性环境下制备的SiO2球粒径大小为微米级,酸性环境下制备的SiO2球比碱性环境下制备的硅球致密。掺入FITC的SiO2球具有荧光发射特性,且发光强度可以控制。Ag纳米颗粒修饰的SiO2/Ag核-壳结构纳米粒子具有等表面等离子体共振吸收特性。     

MPS-SiO_2/PS核壳型复合粒子的形态与玻璃化转变温度研究

以正硅酸乙酯为原料,调节pH值为碱性,通过溶胶-凝胶工艺制备单分散SiO2球,用偶联剂甲基丙烯酰(3-三甲氧基硅烷)丙酯(MPS)进行改性,得到MPS-SiO2球形粒子。以MPS-SiO2球为种子,苯乙烯为壳单体,乳液聚合法制备核壳结构的MPS-SiO2/PS复合粒子。透射电镜观察复合粒子形态的结果表明,MPS-SiO2球粒径为200 nm左右时,得到覆盆子状核壳结构;MPS-SiO2球粒径为80 nm左右时,得到包含多个MPS-SiO2球的多核壳结构。差示扫描量热法考察MPS-SiO2/PS复合粒子玻璃化转变温度(Tg)的结果表明,随着MPS-SiO2球含量增加,复合粒子的Tg增加;随着MPS-SiO2球粒径减小,复合粒子的Tg也有所增加。