纳米TiO2表面改性及表征研究

采用不同种类的钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂对纳米TiO2进行表面改性试验,利用FTIR红外光谱仪等分析手段,研究发现改性后的纳米TiO2粒子表面已引入有机基团,使纳米TiO2的亲油化度和活化指数分别达到54.34％和99.51％,有效地改善了纳米TiO2与有机介质的相容性,使其在有机相中均匀分散.实验结果表明,在以甲苯为溶剂的体系中,最佳反应条件为:偶联剂用量5％,反应时间120 min,反应温度120℃.     

偶联剂改性对纳米二氧化钛光催化活性的影响

为了提高纳米TiO2颗粒分散性和光催化活性,用醇解法在纳米TiO2颗粒表面接枝硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂。通过Fourier变换红外光谱表征样品表面的官能团,同时测定接枝改性样品表面的羟基数、亲油化度和在有机介质中的分散性能及光催化活性。结果表明:部分偶联剂分子以化学键的形式接枝在纳米TiO2颗粒表面。改性后的纳米TiO2颗粒呈亲油性,表面羟基数急剧减少,亲油化度显著提高。改性纳米TiO2颗粒在有机介质中团聚现象减小,分散稳定性提高,分散后的平均粒径最小可达50nm。改性纳米TiO2颗粒在有机介质中的光催化活性得到显著提高。     

钛酸酯偶联剂对纳米TiO_2的表面改性及对其改性性能的影响

作者利用亲油化度测试筛选出钛酸酯偶联剂TC-201为纳米TiO2的表面改性剂。研究偶联剂用量、改性时间、改性温度、pH值对纳米TiO2分散时间的影响。采用FTIR、TEM手段表征了纳米TiO2的改性效果。实验结果表明TC-201以化学键形式与纳米TiO2表面羟基结合。当钛酸酯偶联剂w(TC-201)=3.5%,改性时间约60min,改性温度约46℃,pH=5.2时,TiO2的分散时间最长达115h,故改性效果最好。     

纳米TiO2-g-PAN复合粒子的合成与表征

采用乙烯基三叔丁基过氧硅烷偶联剂(AC-70)改性纳米二氧化钛(TiO2)粒子,在纳米TiO2粒子表面引入不饱和双键,然后通过溶液聚合在纳米粒子表面接枝聚丙烯腈(PAN),形成TiO2-g-PAN复合纳米粒子,探究了其最佳合成工艺,采用红外光谱和X射线光电子能谱对其进行了表征;并对改性前后的纳米TiO2粒子进行了亲水亲油性测试、接触角测试、扫描电子显微镜分析及紫外线吸收测试。结果表明,PAN成功接枝到纳米TiO2表面;TiO2-g-PAN复合纳米粒子的最佳合成工艺为:反应温度75℃,反应时间5h,纳米粒子和单体之比为1∶6,引发剂用量为1.0%;纳米TiO2经过改性后表面由亲水性变为亲油性,接触角增大,纳米粒子的团聚现象得到明显改善;纳米TiO2-g-PAN粒子具有优良的紫外线吸收性能。     

硅烷偶联剂对纳米TiO2表面改性的研究

筛选了最佳表面处理剂为硅烷偶联剂(KH570),研究了偶联剂用量、pH值、时间等因素对纳米TiO2有机化表面改性的影响.采用亲油化度实验、红外光谱、透射电镜等手段表征了纳米二氧化钛的改性效果和结构.实验结果表明:KH570以化学键合的形式结合于纳米TiO2表面,当硅烷偶联剂用量为10%、pH值为6.5、处理时问为1.0-1.5 h时,TiO2的有机化表面改性效果最好,TiO2在乙醇中达到纳米级的分散.     

不规则形貌纳米氧化锌的改性及表征

采用铝酸酯偶联剂对平均粒径为60nm形貌不规则的纳米氧化锌进行表面改性,用亲油化度表征改性效果。实验结果表明：最佳改性条件是铝酸酯用量为10％,温度为100℃,反应时间为120min,亲油化度可达到65.22％。通过TEM表征,改性后粉体团聚有明显改善。     

表面接枝制备PMMA/纳米TiO_2复合粒子的研究

采用表面接枝反应的方法,在纳米TiO2上接枝偶联剂KH-570引入化学键结合的不饱和双键,通过乳液聚合制备了化学接枝的PMMA/纳米TiO2复合粒子。研究了聚合条件对接枝率的变化和微观形态的影响。FT-IR和TGA分析结果表明,TiO2表面偶联剂接枝率为8.86%,聚合物接枝率达62.7%;TEM观察表明,偶联剂处理使纳米TiO2的亲油性提高且粒径没有增加,聚合物接枝后的复合粒子分散性提高。     

KH-570改性纳米二氧化钛的制备及其分散性研究

以乙醇为分散介质,采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)对纳米二氧化钛进行化学改性,研究了KH-570用量、反应时间和反应温度对TiO2接枝率和亲油化度的影响;采用红外光谱(FT-IR)和激光粒径分析(DLS)等手段表征了KH-570改性TiO2粒子的结构及其分散性.结果表明:KH-570成功接枝到TiO2表面.当KH-570用量为TiO2的15％(质量分数),反应温度为60℃,反应时间为6h时,改性效果最好:接枝率达到8.9％,亲油化度达到56％;与未改性的TiO2相比,KH-570改性TiO2的平均粒径明显减小,分布变窄.     

氮钒共掺杂纳米TiO2的表面改性及其对涂料中甲醛的降解

利用硅烷偶联剂(KH570)对氮钒共掺杂纳米TiO2进行表面改性,考察了偶联剂用量、反应时间、反应温度及pH等改性条件的影响,从而确定最佳用量和最佳反应条件.利用元素分析、红外光谱、透射电子显微镜和热质等表征手段及亲油化度的测定,研究了表面改性的效果及分散状况.红外光谱表明,KH570以化学键合的方式结合在纳米TiO2的表面,并形成了有机包覆层,经测量,氮钒共掺杂纳米TiO2表面包覆的KH570的质量分数约为13.36％ ～14.99％.将改性后的氮钒共掺杂纳米TiO2以一定的比例加入到成膜物质中制成一系列的涂料样品,然后测定其甲醛含量.结果表明,甲醛的降解率可达到82.2％.与普通涂料相比,加入改性后的氮钒共掺杂的纳米TiO2的涂料具有优异的物理性能.     

纳米TiO_2改性水性聚氨酯乳液的制备及性能研究

用硅烷偶联剂KH-550对表面包覆MgO的金红石型纳米TiO2表面进行改性,对纳米粒子进行红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)以及X衍射角表征,SEM分析表明改性后纳米粒子的团聚减少。选取改性效果最佳的纳米粒子用二元醇分散法制备纳米TiO2/水性聚氨酯复合物。对其红外、粒径、黏度等进行表征,结果表明纳米TiO2的加入可提高乳液的耐水性且最佳加入量为0.5%。     

纳米 TiO2包覆改性研究及其对 PVC 性能影响

利用硅烷偶联剂 KH–570对纳米 TiO2进行改性,探讨了改性工艺,通过正交试验得出改性的最佳工艺条件：分散液 pH=7.5,偶联剂加入量为7 mL,超声时间40 min,沉降实验和粒度分析结果表明,改性纳米 TiO2表面亲油性能显著提高,粒子间的团聚也得到改善。将改性及未改性纳米 TiO2加入 PVC 基体中,制得 PVC／纳米 TiO2复合材料,并对其进行紫外屏蔽性能测试和拉力测试。结果表明,添加改性纳米 TiO2的 PVC 复合材料紫外屏蔽性能和力学性能均显著高于添加未改性纳米 TiO2的材料,且当改性纳米 TiO2质量分数为3%时,PVC／改性纳米 TiO2材料的紫外屏蔽性能和力学性能最佳。     

改性纳米TiO2在丙烯酸内墙乳胶涂料中的应用研究

用钛酸酯偶联剂将纳米TiO2粒子进行表面改性后, 加入到内墙涂料中, 对普通的丙烯酸乳胶涂料进行改性.实验表明, 偶联剂对粒子的表面结构产生影响并改善其在涂料中的分散情况, 添加纳米TiO2粒子使涂料的耐洗刷性、硬度等性能得到较大的提高.纳米TiO2粒子的掺杂比为2.0%(质量分数)时改性涂料的耐洗刷性提高到原始涂料的7倍以上, 硬度提高一个等级.     

复合改性纳米SiO2/环氧涂料的制备与表征

利用分散剂和偶联剂处理的纳米改性环氧树脂制备纳米SiO2/环氧复合涂料.通过对分散效率的数值的测定,找到分散剂和偶联剂的合适配比,此用量可以使纳米粒子的分散效率达到最佳;红外谱图也显示出分散剂和偶联剂对纳米粒子表面进行了有效地处理.当改性纳米粒子用量为2%时,红外谱图显示出纳米粒子能够与树脂有效的复合;热分解温度达到296 ℃;附着力达到1级,韧性为1 mm,抗冲击性为55 cm.     

纳米TiO2作为润滑油添加剂的制备及结构表征

利用液相沉积法制备了十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)修饰的油溶性纳米TiO2粒子,研究了修饰温度、修饰时间和修饰剂用量对TiO2油溶性以及在基础油中分散稳定性的影响,并采用红外光谱仪(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)进行了结构表征。结果表明,修饰温度为40℃,修饰时间为12 h,修饰剂与TiO2的摩尔比为2∶1时,所得粒子具有最佳亲油化度和分散稳定性。结构表征表明,纳米TiO2粒子表面的DTMS修饰膜有效控制了粒径的过度增长,避免粒子间的团聚,增强了纳米TiO2在基础油中的分散稳定性。     

KH570用量对纳米SiO_2接枝改性的影响

以乙醇和水混合液作为分散介质,采用硅烷偶联剂KH570对纳米二氧化硅(Nano-SiO2)进行接枝改性,制备了KH570接枝改性纳米SiO(2Nano-SiO2-g-KH570)。采用红外光谱、粒度分析及亲油化度测试,研究了KH570用量对Nano-SiO2改性效果的影响。结果表明,以乙醇和水混合液为分散介质,KH570可以对Nano-SiO2进行接枝改性;KH570用量对Nano-SiO2-g-KH570的粒径、粒径分布及亲油化度有明显的影响:KH570用量为5%时,Nano-SiO2-g-KH570的粒径最小,为103nm,粒径分布较窄,亲油化度为32%。     

不同改性剂对纳米氧化锌的改性效果

采用一系列表面处理方法来改善纳米氧化锌(nano-ZnO)的表面性质,目的是使nano-ZnO的表面从亲水性变成憎水性以及在超声破碎之后阻止粒子的再团聚。通过全自动接触角测量仪、电子扫描显微镜(SEM)和激光纳米粒度仪等表征改性nano-ZnO的憎水效果以及粒径大小。结果表明:所选5种nano-ZnO改性方法中,钛酸酯偶联剂TMC-980型固体偶联剂的改性效果最佳。适量加入可以有效的改变nano-ZnO本身的亲水性以及阻止nano-ZnO的再团聚;TMC-980型固体偶联剂对nano-ZnO的改性存在一个最佳用量,过多或过少都会降低偶联剂的改性效果。依据单层包覆理论及模型,当钛酸酯偶联剂含量为3%时,对nano-ZnO的改性效果最佳。     

纳米TiO2原位聚合改性聚氯乙烯研究

通过原位悬浮聚合将偶联剂KH-570包覆的纳米TiO2添加到聚氧乙烯(PVC)中对其进行改性。经改性纳米TiO2改性后,PVC的拉伸强度、冲击强度和维卡软化温度均有所提高,纳米TiO2占PVC质量为0.2%时,拉伸强度由60.7 MPa提高到66.8 MPa,改性纳米TiO2为0.5%,冲击强度由3.7 kJ/m2提高到5.85 kJ/m2,改性纳米TiO2占PVC质量为0.1%时,维卡软化温度由84℃提高至91℃;热重分析表明,改性纳米TiO2表面接枝了3.2%的偶联剂KH-570,聚合后纳米TiO2表面接枝了36%的PVC。比较了不同溶剂中偶联剂改性的纳米TiO2对PVC的改性效果,在甲苯中改性的纳米TiO2对维卡软化温度的提高最为明显,通过XRD分析可以发现甲苯中改性的纳米TiO2使PVC有了有序结构。     

硅烷偶联剂对纳米TiO_2表面改性研究

通过实验筛选出硅烷偶联剂(KH-151)为最佳表面改性剂,研究了处理温度、处理时间、偶联剂用量等因素对纳米TiO2表面改性的影响。采用扫描电子显微镜、X-射线衍射测试手段对表面改性前后的纳米TiO2进行表征。结果表明,当改性θ为35℃、改性t为50min、硅烷偶联剂质量分数为3%时,纳米TiO2的分散效果最好。     

丙烯酸丁酯原位乳液接枝纳米TiO2的研究

为了提高纳米二氧化钛（TiO2）粒予在聚合物基复合材料中的分散性,需要对粒子的表面进行改性。实验采用无皂乳液聚合法,使丙烯酸丁酯单体（BA）在偶联剂KH-570烷基化预处理的纳米TiO2粒子的表面进行接枝聚合,研究了偶联剂用量对烷基化预处理程度的影响,以及聚合条件对TiO2表面接枝效果的影响,并对其聚合机理进行了探讨。结果表明,PBA以化学键成功地接到纳米TiO2的表面,并且可以通过改变接枝聚合条件来调节粒子上所接聚丙烯酸丁酯的结构,为进一步优化纳米粒子填充聚合物复合材料的结构和性能之间的关系建立基础。     

纳米TiO_2在水中的分散与改性研究

为了使纳米TiO2能在水中良好稳定地分散,研究了分散剂的种类及用量、pH、改性剂的用量对纳米TiO2水分散体系稳定性的影响,采用重力沉降法、吸光度法、粒度法、Zeta电位法对分散与改性效果进行了分析与表征。研究结果表明:无机分散剂六偏磷酸钠(SHMP)对纳米TiO2的分散效果最好,当pH=9,SHMP用量为0.05 g时水分散体系稳定性最佳。硅烷偶联剂Z6030能有效地对纳米TiO2进行改性,其最佳用量为0.4 g,动态激光光散射(DLS)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)测试结果表明,硅烷偶联剂Z6030与纳米TiO2粒子表面的羟基相耦合或链接,以化学键的形式结合到纳米TiO2粒子表面。