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。     

抗菌白炭黑的制备及抗菌效果

采用溶胶-凝胶法，以水玻璃为原料，在加入复合表面活性剂和分散剂的条件下，与乙酸反应直接得到表面修饰的纳米SiO2微粒。其过程包括：将水玻璃与表面活性剂配成一定浓度的水溶液，加入一定浓度的乙酸溶液，得到透明凝胶，洗涤，过滤，加入分散剂，在105℃烘干，得到白色蓬松粉末。TEM照片显示，纳米SiO2颗粒为球形，粒度在10～30nm。合适的条件为：水玻璃浓度0．6mol／L，表面活性剂浓度为0．65mol／L，分散剂浓度为0．007mol／L。     

原位微悬浮法纳米二氧化硅/氯醚树脂复合粒子的制备及表征

用硅烷偶联剂KH-570对纳米SiO2进行表面处理,干燥后预先分散于乙烯基异丁基醚中,再通过原位微悬浮聚合法制备了纳米SiO2/氯醚树脂复合粒子;考察了KH-570添加量、pH值和反应时间对纳米SiO2表面接枝率的影响,并用傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱、差示扫描量热分析、热重分析和透射电子显微镜对纳米SiO2和纳米SiO2/氯醚树脂复合粒子进行了表征。结果表明,纳米SiO2表面改性的最佳条件为:KH-570与纳米SiO2质量比为1.2︰1,pH值为8.0~9.0,反应时间为8 h;制备出的纳米SiO2/氯醚树脂复合粒子以纳米SiO2为核,其平均粒径为150~250 nm,其中核的直径为100~150 nm。     

纳米二氧化硅粒径尺寸调控及其对表面化学修饰的影响研究

本文通过sol-gel法制备了粒径可控的纳米SiO2,最小粒径为35 nm,最大粒径为350 nm.采用比表面积测试仪、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)以及红外光谱(FTIR)表征了纳米SiO2的物理化学特性,研究了不同粒径纳米SiO2对其表面化学修饰的影响机制.结果表明,sol-gel法制备纳米SiO2用水量显著影响粒径尺寸,粒径小于80 nm时,SiO2表面呈粗糙和不规则球形.粒径小于80 nm的SiO2表面的羟基主要以孤立的羟基存在,而粒径大于180 nm时,其表面的羟基以氢键结合的状态为主.纳米SiO2表面的羟基结合状态决定了其表面与硅氧烷化学反应活性,氢键结合的羟基基团不利于硅氧烷的化学修饰,孤立存在的羟基基团有利于纳米SiO2与硅氧烷反应.这一研究结果对指导纳米二氧化硅的表面处理和化学修饰具有重要意义.     

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。     

醋-丙乳胶纳米建筑涂料配制及性能研究

以醋-丙乳胶为粘接剂，在传统建筑涂料配方基础上，加入经表面处理的纳米TiO2、SiO2，制得了醋-丙乳胶纳米建筑涂料。探讨了纳米TiO2、SiO2平均粒径对涂膜耐人工老化性能的影响，研究了纳米TiO2、SiO2及其混合体添加量对制得的建筑涂料性能的影响。研究结果表明．TiO2、SiO2粉体平均粒径在200nm以下，涂膜的耐人工老化性能有很大改善。在100nm以下，涂膜耐人工老化性能较为理想，且加入纳米混合粉体涂膜的耐人工老化性能最佳；纳米粉体质量分数在2．0％～3．0％范围内．涂膜综合性能较佳，且能较好地满足外墙建筑涂料技术指标要求。     

羧基改性单分散二氧化硅纳米球的制备与表征

以浓氨水为催化剂、四乙氧基硅烷(TEOS)为原料,利用Stober溶胶-凝胶法制得二氧化硅(SiO2)微球。粒度仪测试结果表明,SiO2微球粒径为30～100nm,其平均粒径随着催化剂用量的增加而增大。进一步用γ-氨丙基三乙氧基硅烷对SiO2纳米球进行表面改性,后与苯偏三酸酐反应,得到羧基改性的SiO2纳米球。利用TEM、FT-IR对羧基改性纳米球进行表征。结果表明,改性过程对SiO2纳米球的粒径无影响,羧基通过化学键结合在SiO2纳米球表面。     

纳米SiO2表面接枝聚合苯乙烯

通过对纳米SiO2进行表面修饰，引入乙烯基功能基，将其与苯乙烯进行溶液聚合，制备了PS表面接枝纳米SiO2。苯乙烯转化率，接枝率和接枝效率分别为60．7％，24．0％和1．31％。透射电镜表明PS表面接枝纳米SiO2在有机溶剂中具有较好的分散性，可用于制备无机纳米聚合物材料。     

纳米SiO2填充LLDPE复合材料耐热性的研究

采用DSC方法研究了纳米二氧化硅(SiO2)填充线性低密度聚乙烯(LLDPE)的熔融特性。结果表明：填充LLDPE的高温熔融峰峰值温度Tm2变化不大，低温熔融峰温Tml则随着纳米SiO2用量的增加明显向低温偏移，显示出纳米粒子的异相成核作用；在纳米SiO2用量相同的情况下，与表面未处理SiO2及经表面偶联剂处理纳米SiO2填充体系相比较，加有大分子相容剂的体系的Tml和Tm2均有所下降，同时熔融峰宽化；填充LLDPE的热变形温度HDT和软化温度Tg均随纳米SiO2用量的增加而提高；与表面未处理填充体系相比，硅烷偶联剂处理纳米SiO2填充体系的HDT有所上升，加有大分子相容剂的体系的HDT上升则更为明显。     

纳米SiO2/PS复合材料的制备及性能

以无水乙醇为溶剂,使用偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)对纳米SiO2表面进行了化学改性,采用溶液聚合法在改性后的纳米粒子表面接枝苯乙烯,然后通过熔融共混法制备了纳米SiO2/PS复合材料。利用红外光谱考察了改性前后纳米SiO2与硅烷偶联剂、苯乙烯的相互作用;利用扫描电镜观察了复合材料的断面形貌结构,研究了纳米SiO2含量对复合材料力学性能的影响。结果表明:与纯聚苯乙烯相比,纳米SiO2质量分数为4%时,复合材料的缺口冲击强度提高了7.6%、拉伸强度提高了0.98%,显示出纳米SiO2对聚苯乙烯具有同时增强增韧的效果。     

纳米SiO2改性PP的结晶结构与特性研究

采用偏光显微镜观察和研究了三种不同表面处理的纳米SiO2改性PP的结晶结构，并通过DSC分析方法，研究了它们的结晶特性。结果表明：纳米SiO2在PP中具有成核剂作用，PP以异相成核方式结晶，使PP的结晶温度提高，结晶速度增大，球晶颗粒变得细小而均匀，但基本不影响PP的结晶度和熔点。纳米SiO2在PP中的粒度越小，分散均均匀，或适当提高其含量，上述作用越明显。纳米SiO2的表面处理对PP／纳米SiO2材料的结晶结构和特性影响很大，其中经表面偶联剂加分散剂处理的纳米SiO2－AB对PP结晶的上述影响最为明显。     

表面活性剂对合成纳米SiO2粉末的影响

以水玻璃、硫酸为原料，采用化学沉淀法制备出纳米SiO2粉末，并探讨了表面活性剂的种类、用量及加料方式对产品性能的影响。实验结果表明：使用阳离子型表面活性剂或高分子量非离子型表面活性剂来分散颗粒，可制得理化性能较好的纳米SiO2粉末。     

表面活性剂对镀镍液中SiO2纳米颗粒分散的影响

电镀溶液中纳米颗粒的分散是复合镀技术中需要解决的首要问题,以十六烷基三甲基溴化铵和聚乙二醇-10000为分散剂,对镀镍溶液中的SiO2纳米颗粒进行改性.通过沉降实验对表面改性后的SiO2纳米颗粒悬浮液的稳定性进行了比较分析.结果表明,当十六烷基三甲基溴化铵和聚乙二醇-10000在悬浮液中的质量浓度分别为2g/L和1.5g/L时,SiO2纳米颗粒能够均匀悬浮,稳定分散.     

一种大分子改性剂对纳米SiO2的改性及其在PU中的应用

采用自制的大分子表面改性剂(MAA)m-(BA)n-NCO对纳米SiO2进行表面改性,对改性前后的纳米SiO2进行FTIR、TGA、粒径分析表征.结果表明,大分子改性剂和纳米SiO2的表面发生化学键合,有效地阻止了纳米SiO2的团聚.用改性后的纳米SiO2制备了纳米SiO2/聚氨酯(PU)复合材料,SEM观察到纳米SiO2颗粒在PU中分散良好,XRD检测表明纳米SiO2阻碍了PU分子硬链段有序排列.力学性能检测显示纳米复合材料的力学性能有明显提高,当SiO2的用量为3％时,复合材料的断裂伸长率和拉伸强度均达到最大值,分别为458％和80.4 MPa.     

纳米SiO2在有机硅涂料中的分散性研究

利用纳米SiO2粒子所具有的特殊性能,研制出新的有机硅基纳米SiO2防护涂料.纳米SiO2粒子在有机硅中的分散和稳定性问题是制备纳米SiO2有机硅涂料的关键.为了解决纳米SiO2粒子在有机硅中的分散性和稳定性,对纳米SiO2粒子进行了表面改性处理,从而改变了纳米SiO2粒子表面的理化性能,同时利用物理分散和化学分散相结合的方法进行纳米SiO2在有机硅涂料中的分散,采用适合的制造工艺制备纳米SiO2有机硅涂料.通过透射电镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)等技术分析了纳米SiO2粒子在有机硅涂料中的分散性和稳定性.     

纳米SiO2复合漆的制备及其耐蚀性能

通过化学改性，硅烷偶联剂（A858）与纳米SiO2表面的羟基发生反应，得到亲油性纳米SiO2，提高了SiO2与涂料的相容性。原子力显微镜（AFM）测试结果表明，SiO2粒子的平均尺寸约为50nm，分散均匀。在机械搅拌和超声场共同作用下，将纳米SiO2加入到油漆中，制备了纳米SiO2复合漆。浸泡腐蚀实验、阳极极化及交流阻抗（EIS）测试结果表明，纳米SiO2改善了油漆在NaCl水溶液中耐蚀性，SiO2质量分数为0．91％时，复合涂料的耐蚀性最佳。     

直接从水玻璃合成表面修饰的纳米SiO2微粒

采用溶胶-凝胶法,以水玻璃为原料,在加入复合表面活性剂和分散剂的条件下,与乙酸反应直接得到纳米表面修饰的SiO2微粒。TEM照片显示,纳米SiO2颗粒为球形,粒度为10～30nm,统计平均粒径为20nm。合成工艺研究表明,纳米SiO2粒度大小和分散度大小可由表面活性剂浓度、反应物浓度、分散剂浓度和反应温度等控制,其中表面活性剂浓度、反应物浓度、分散剂浓度、反应温度的最佳值分别为：0．6mmol／L,0．6mol／L,7mmol／L,55℃。     

表面处理方式对纳米SiO2/PS复合粒子粒径及分布的影响

纳米SiO2粒子进行表面处理时所用表面活性剂的种类及用量直接影响二氧化硅/聚苯乙烯(SiO2/PS)复合粒子的粒径及分布。纳米SiO2粒子在超声波场作用下经十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)处理后,可在纳米SiO2粒子表面形成单体和引发剂的富集区,在适当条件下引发以纳米SiO2粒子为核心的原位分散聚合反应。当纳米SiO2粒子对CTAB的吸附与初级粒子对聚乙烯吡咯烷酮(PVP)K-30的吸附达到动态平衡时,制备出的SiO2/PS复合粒子表面光滑,分散性好,仅有少量的游离纳米SiO2粒子存在,大部分纳米SiO2粒子被PS包裹。     

基于改性纳米二氧化硅构筑棉织物超疏水表面

本文以γ-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTMS)为改性剂,对纳米二氧化硅进行表面改性,并将其整理到棉织物上,随后利用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)对织物进行修饰,通过两步法获得棉织物超疏水界面.探讨反应条件对改性纳米SiO2的影响,并对改性纳米SiO2和整理后棉织物进行测试表征.结果表明,当温度为30℃,正硅酸四乙酯(rEOS)浓度为3％和APTMS浓度为2％,氨水用量为2 mL时,制备的改性纳米SiO2溶胶平均粒径为65.88nm,PDI为0.096,分散性较好.两步法整理后的棉织物接触角为150.36°,滚动角为8°,实现了超疏水效果,并且洗涤20次后仍具有一定疏水性.     

纳米二氧化硅的表面疏水化改性及其乳化作用研究进展

综述了近年来SiO2纳米颗粒表面疏水化改性技术的研究进展,归纳了SiO2纳米颗粒的表面改性方法及其改性效果的表征技术;着重阐述了表面改性后纳米SiO2的乳化作用;最后介绍了纳米SiO2乳状液在石油开采中的技术应用现状,并展望了其发展前景。