纳米SiO_2的改性及其在涂料中的应用研究进展

系统分析了纳米SiO2的化学和物理改性方法及机理;列举了纳米SiO2的复合涂料的3种制备方法:Sol-Gel法、原位聚合法和共混法,对其原理和研究发展状况进行了讨论;分析概括了纳米SiO2改进涂料性能国内外研究发展的状况,最后阐述了对纳米SiO2改性涂料进行深入的研究重要意义.     

纳米SiO2制备及改性

为了改善纳米SiO2的分散性,用溶胶-凝胶技术制备了纳米SiO2凝胶,并用不同改性剂对粉末进行了表面改性.采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、粒度分析仪(PSA)、紫外-可见光分光光度计(UV-VS)等分析了纳米SiO2的粒径及分散性.结果表明,正硅酸乙酯的水解和缩合反应条件直接影响纳米SiO2粉体的粒径大小.KH-550硅烷偶联改性剂用量、改性时间等因素对改性效果有明显的影响.当改性剂用量为4.1%(质量分数),改性时间为2h时,可得到高分散性的纳米SiO2粉体.纳米SiO2粉末易发生团聚,只有对其进行表面改性,才能得到疏水性纳米SiO2粉末.     

改性nano-SiO_2/HDPE复合体系性能的研究

采用母粒法将改性后的粉体SiO2与HDPE树脂混合、制样,并对样品的力学性能及粉体在基体树脂中的分散情况等进行了测试.结果表明:纳米SiO2对HDPE有一定的增强增韧作用;填充纳米SiO2的改性PE强度和韧性高于纯PE;随着纳米SiO2含量的增大,复合材料的增强增韧效果越强.同时经过改性的SiO2在树脂中有很好的分散效果.     

改性纳米SiO_2/尼龙复合塑料性能的研究

采用熔融共混法制备改性纳米SiO2/PA6复合塑料,研究了纳米SiO2用量及其粒径对SiO2/PA6复合PA6力学性能、耐热性能和阻隔性能的影响。结果表明:纳米SiO2粒子在纳米SiO2/PA6复合材料中的分散增强了树脂之间的作用力;在一定范围内,随着纳米SiO2用量的增加,改性纳米SiO2/PA6的耐冲击性能、弯曲强度、拉伸强度和耐热性均有一定提高,而纳米SiO2粒径越小,力学性能提高就越显著;当纳米SiO2质量分数为2%~3%时,改性纳米SiO2/PA6透氧性最小,当纳米SiO2质量分数为3%~4%时,改性纳米SiO2/PA6透湿性最小。     

沉淀纳米SiO2的聚硅氧烷原位改性及应用研究

以聚醚改性羟基官能聚二甲基硅氧烷为改性剂,采用化学沉淀-原位改性法合成纳米SiO2.研究了聚硅氧烷原位改性对纳米SiO2特性的影响,并考察了其作为消光剂在醇酸清漆中的应用效果.结果表明,原位改性制得了粒径分布均匀、分散稳定性高的纳米SiO2,其在醇酸清漆中具有高的消光效率,同时能改善漆的透光度.     

PMMA/纳米SiO2纳米复合材料的制备和界面研究

用硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2进行修饰改性,采用原位分散聚合法制备了PMMA/纳米SiO2纳米复合材料,用溶解实验、力学性能、SEM和DMA等方法对纳米SiO2粒子和PMMA基体之间的界面相容性进行了表征和研究,由拉伸强度计算出来界面相互作用参数B.结果表明:SiO2在基体中可能起到了交联点的作用;改性后的氧化硅与聚合物基体形成强的界面结合;随着纳米粒子含量的增加,粒子和聚合物基体之间有效的界面相互作用越强.     

KH-560修饰纳米SiO_2及其改性酚醛泡沫的制备和表征

采用Stober法水解正硅酸乙酯(TEOS)制得的纳米SiO2并用硅烷偶联剂(KH-560)修饰纳米SiO2,并且以其作为改性剂制备改性酚醛树脂。研究了KH-560修饰纳米SiO2的接枝率,并用此接枝率不同含量的修饰纳米SiO2对酚醛树脂泡沫进行改性研究,测试了改性纳米SiO2对酚醛泡沫的韧性、机械强度和热稳定性还有阻燃性能的影响。实验结果表明:KH-560改性纳米SiO2具有很好的疏水性,在改性酚醛树脂中能够均匀的分散,不会发生沉降的现象,改性纳米SiO2质量分数为1.5%~2.0%时能够改善酚醛泡沫的机械强度和韧性,同时显著提高酚醛泡沫的热稳定性和阻燃性能。     

纳米氧化锌表面包覆改性及其表征

采用液相沉积法对纳米氧化锌进行表面包覆SiO2和SiO2/Al2O3改性,并用XRD、TEM、TG-DSC对其表面结构进行了表征,借助Zeta电位测定仪、静态沉降实验等分析手段考察了改性前后纳米氧化锌在水体系中的分散稳定性.结果表明,在ZnO表面形成的包覆物是以非晶态形式存在的,通过表面包覆SiO2和SiO2/Al2O3改性后明显提高了氧化锌的表面羟基含量,有效改变了氧化锌的等电点,显著提高了纳米氧化锌在水中的分散稳定性.     

纳米二氧化硅表面改性研究

采用甲苯二异氰酸酯(TDI)接枝聚乙二醇(PEG)对纳米SiO2进行表面改性,并利用红外光谱(FTIR)和热重(TG)、扫描电镜(SEM)、粒径分析、重力沉降法等方法对改性前后的纳米SiO2的表面形貌和在介质中的分散稳定性进行了表征和分析.结果表明,改性后的纳米SiO2表面接枝上了TDI、PEG的有机官能团,降低了颗粒...     

纳米SiO2氢氧化铝/十二烷基苯磺酸钠的表面包覆改性

通过氢氧化铝和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对纳米SiO2进行表面包覆和改性处理,改善纳米SiO2的表面结构和分散性.使用IR、FESEM、EDS、Malvern Zetasize 3000HSA自动电位粒度仪等表征手段,对表面包覆改性后纳米SiO2的表面结构、形貌及等电点等进行了测试和分析.结果表明,经Al(OH)3表面包覆后,纳米SiO2粉体等电点(IPE)的pH值从1.58变为7.1;经SDBS对表面包覆Al(OH)3的纳米SiO2进行改性后,纳米SiO2粉体团聚现象减少,单个纳米SiO2颗粒的粒径约为30nm.     

纳米SiO_2驻极体/聚乳酸复合熔喷非织造材料的制备及性能

采用纳米SiO_2为驻极体,经过表面改性与聚乳酸(PLA)复合,利用双螺杆挤出机制备了纳米SiO_2/PLA复合熔喷切片,并通过工业级熔喷生产线试制了纳米SiO_2/PLA复合熔喷非织造材料。利用FTIR分析了纳米SiO_2的表面改性效果,利用DSC分析了纳米SiO_2/PLA复合熔喷切片在熔喷快速冷却条件下的结晶性能,利用滤料综合性能测试台和SEM研究了纳米SiO_2/PLA复合熔喷非织造材料的过滤性能及微观形貌,最后采用质量损失法评估了纳米SiO_2/PLA复合熔喷非织造材料的降解性能。研究结果表明:经表面改性处理,纳米SiO_2表面附上了有机活性基团;在100℃/min的冷却条件下纯PLA的结晶分数较低,纳米SiO_2驻极体的加入有助于PLA的结晶;少量纳米SiO_2驻极体的添加可显著提高PLA复合熔喷非织造材料的过滤效率,其中质量分数0.75%的纳米SiO_2添加量可使过滤效率达到99.69%,接近商用高效空气过滤器(HEPA)级聚丙烯(PP)过滤效率;在中性水解环境下,纳米SiO_2/PLA复合熔喷非织造材料具备可降解性能,经8个月质量降解至79.57%。     

纳米SiO2表面改性研究

以乙醇为分散介质,用硅烷偶联剂γ-(2,3-环氧丙基)氧化丙基三甲氧基硅烷(KH-560)对纳米SiO2进行表面改性.讨论了偶联剂用量对SiO2改性的影响,并采用红外光谱、热失重、扫描电镜、表面羟基滴定等手段表征改性效果.结果表明,硅烷偶联剂与纳米SiO2发生化学反应并接到SiO2表面,改性后的SiO2在有机物中的分散性明显改善.     

纳米SiO_2与有机物分子的亲和性和分散性

介绍纳米SiO2的合成和粒子表面的粗糙形貌以及纳米粒子链具有类似高分子链的弹性力学属性,研究纳米SiO2的亲合性,探讨亲合性对纳米SiO2的分散、改性、应用的影响。研究表明,在极性外加剂(如乙二胺、乙二醇、PEG、PDMS、PTHF、PMMA、PBMA等)存在的情况下,纳米SiO2的弹性粒子链和硅烷醇对SiO2的分散和改性具有显著的影响。带有大烷基侧链的高分子链与SiO2表面的亲合能较低,而带有官能团的高分子链与SiO2表面具有较高的亲合性。     

纳米SiO_2/聚甲基丙烯酸甲酯透明复合材料的制备及透光率

首先利用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)对纳米SiO_2进行表面改性(SiO_2-MPS),再通过原位聚合法在SiO_2-MPS表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。采用熔融共混法将未改性和改性SiO_2与PMMA共混制成预分散母料,再分别与PMMA熔融共混制备纳米SiO_2/PMMA透明复合材料。用FTIR、TG和SEM对不同表面处理的纳米SiO_2和纳米SiO_2/PMMA复合材料的结构进行表征,并对其冲击强度、接触角和透光率进行表征。结果表明:SiO_2-MPS/PMMA复合材料中纳米SiO_2与MPS、MPS与PMMA间形成化学键,接枝率分别达到10.01%和22.95%,SiO_2-MPS-PMMA在PMMA中分散性最好,团聚现象明显减少,与纯PMMA相比,SiO_2/PMMA、SiO_2-MPS/PMMA和SiO_2-MPS-PMMA/PMMA复合材料的冲击强度、与水接触角均略有提升,透光率达到90%左右,最高可达94.2%。     

PP-g-MAH对PP/SiO2纳米复合材料力学性能的影响

为了进一步提高聚丙烯的力学性能,以马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)为聚丙烯/二氧化硅(PP/SiO2)纳米复合材料的界面相容剂,研究了PP-g-MAH添加量对PP/SiO2的力学性能、微观形态以及结晶行为的影响,并研究了其增容机理.研究表明:PP-g-MAH的加入使纳米PP/SiO2纳米复合材料的力学性能得以全面提高,使纳米二氧化硅与聚丙烯的界面粘结得到改善,并且,由于PP-g-MAH导致复合材料的界面强度提高和界面层厚度增加,使KH-570与PP-g-MAH并用的PP/PP-g-MAH/纳米SiO2复合材料比单用KH-570的PP/SiO2纳米复合材料的改性效果更加明显;PP-g-MAH对PP的结晶过程具有较明显的成核作用,使改性PP的结晶温度提高.     

纳米材料改性聚氨酯的研究进展

简述了纳米材料改性聚氨酯的研究进展,重点介绍了纳米SiO2、纳米CaCO3和纳米蒙脱土对聚氨酯改性的研究现状.并简要介绍了新型纳米材料多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)改性聚氨酯的研究状况,指出了聚氨酯/纳米复合材料的研究方向.     

纳米SiO_2/沥青改性环氧树脂的抗冲蚀磨损性能

为了降低强风沙流区混凝土的冲蚀磨损,常采用环氧树脂材料对其进行防护,但环氧树脂材料存在交联度高、脆性较大等缺点。为此,采用纳米Si O2和沥青对环氧树脂进行了改性,研究了改性环氧树脂的力学性能和冲蚀磨损性能,并分析了其冲蚀磨损机理。结果表明:纳米Si O2和沥青共同改性环氧树脂不仅提高了环氧树脂的拉伸强度,同时改善了环氧树脂的冲击韧性;改性环氧树脂材料表现出半塑性材料的冲蚀特征,最大冲蚀率出现在45°冲蚀角,冲蚀率与冲蚀速率呈指数关系,速率指数为2.65~3.25;1%纳米Si O2和10%沥青协同改性的环氧树脂表现出了良好的冲蚀抗力,是强风沙流环境下混凝土结构冲蚀磨损防护的可选材料。