纳米SiO2表面改性及其应用

纳米SiO2粒子具有极大的比表面积和表面能，因而极易团聚，致使其在应用中无法发挥纳米粒子的优异性能，通过对纳米粒子表面改性可改善这一状况。纳米粒子表面改性的方法有：酯化法、偶联剂法、表面活性剂法、接枝聚合法、高能法等。改性后的纳米SiO2，因其独特的物理、化学、光学等性能在功能材料、塑料、橡胶、涂料及生物医药等方面得到广泛的应用。     

聚甲基丙烯酸甲酯／纳米SiO2复合材料研究

目的分析纳米SiO2对聚甲基丙烯酸甲酯／纳米SiO2复合材料基体的各方面性能的影响．方法采用在位分散聚合方法制备聚甲基丙烯酸甲酯／纳米SiO2复合材料,利用硅烷偶联剂KH-570对纳米颗粒表面进行改性,比较改性前和改性后的纳米SiO2及物理方法和化学方法改性的纳米SiO2对复合材料抗折性能、耐热性、耐溶剂性能的影响,并利用扫描电镜拍摄断面照片,观测基体内纳米颗粒的分散形态与材料断面．结果经KH-570表面改性后的纳米材料在基体中分散均匀,复合材料的力学强度虽没有明显提高,但将其玻璃化温度提高了10℃,耐溶剂性也较聚甲基丙烯酸甲酯有明显改善;物理方法处理纳米颗粒表面改性效果更加突出．结论表面改性后的纳米SiO2对聚甲基丙烯酸甲酯的耐热性、耐溶剂性能有明显改善,利用物理方法对纳米颗粒表面改性更适用于工程应用．     

反向原子转移自由基法制备SiO2/PMMA复合粒子

采用反向原子转移自由基法,制备了SiO2/PMMA复合粒子.用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷对纳米SiO2进行表面改性,通过亲水亲油性实验,确定了硅烷偶联剂的最佳用量(质量分数为10%).通过红外光谱和热重分析,证明聚甲基丙烯酸甲酯是通过化学键合接枝到纳米SiO2粒子表面.用透射电镜观察了纳米SiO2和复合粒子在乙醇中的分散情况,表明复合粒子的分散效果更好.     

反向原子转移自由基法制备SiO_2/PMMA复合粒子

采用反向原子转移自由基法,制备了SiO2/PMMA复合粒子.用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷对纳米SiO2进行表面改性,通过亲水亲油性实验,确定了硅烷偶联剂的最佳用量(质量分数为10%).通过红外光谱和热重分析,证明聚甲基丙烯酸甲酯是通过化学键合接枝到纳米SiO2粒子表面.用透射电镜观察了纳米SiO2和复合粒子在乙醇中的分散情况,表明复合粒子的分散效果更好.     

纳米二氧化硅粒子增韧聚丙烯的研究

研究了纳米二氧化硅(SiO2)粒子对聚丙烯(PP)的冲击强度和拉伸强度的影响，比较了溶液共混法与聚合法的改性效果差异，并从机理上进行了探讨．研究发现：用溶液共混法制备的纳米SiO2／PP复合材料，其冲击强度在纳米SiO2粒子含量为4％左右时达到最大值，约为未经改性的PP材料的8倍；用纳米SiO2粒子改性的PP材料的拉伸强度与未经改性的PP材料基本一致；在相似的工艺条件下，共混法对PP的增韧效果较聚合法显著．     

纳米SiO2的表面处理及HDPE/SiO2复合材料研究

采用多种方法对纳米SiO2粒子进行表面处理,通过母料法工艺制备了HDPE/纳米SiO2复合材料,研究了纳米SiO2的含量对HDPE复合材料性能的影响.结果表明:经适当处理的纳米SiO2粒子能均匀地分散在HDPE中,能显著改善HDPE复合材料的力学性能;当纳米SiO2的质量分数为6%时,HDPE复合材料的综合力学性能最佳.     

镍体系(NiCl2/PPh3)催化的表面引发反向原子转移自由基聚合制备有机/无机杂化材料

考察了以过氧基团改性的纳米SiO2为引发剂,NiCl2/PPh3为催化体系的甲基丙烯酸甲酯(MMA)的反向原子转移自由基聚合(ATRP).通过纳米SiO2与氯化亚砜反应,得到了表面由氯-硅基团改性的纳米SiO2,然后再将其与叔丁基过氧化氢(TBHP)反应,在纳米二氧化硅表面成功引入过氧基团,得到了过氧基团改性的纳米SiO2粒子.结果表明,通过调控Ni2 和Ni 之间的变价关系,使得整个聚合反应具有活性自由基聚合的特征.通过酯交换反应,即将聚甲基丙烯酸甲酯接枝的纳米SiO2杂化粒子与氢氟酸反应,可将聚合物层从二氧化硅粒子表面成功解离.GPC结果表明,该纳米材料聚合物接枝层的分子量基本可控,分子量与单体转化率呈线性关系,ln([M0]/[M])与反应时间成正比,两者成线性关系.AFM分析表明,聚合后聚合物链均匀接枝到纳米SiO2表面,得到了分散稳定的以二氧化硅粒子为核,聚甲基丙烯酸甲酯为壳的核壳杂化粒子.     

纳米SiO2增强增韧HDPE的研究

采用微胶囊包覆的方法对二氧化硅无机纳米粒子进行表面处理,然后通过熔融共混法制备高密度聚乙烯(HDPE)/SiO2纳米复合材料.力学性能测试及材料断面形貌分析等显示,此改性方法制得的纳米SiO2微胶囊采用常规的熔融混合法就能在基体树脂HDPE中达到纳米级的均匀分散,对基体树脂HDPE具有明显的增强增韧效果.     

熔融共混制备尼龙6/纳米SiO2复合材料与性能研究

通过熔融共混将表面经硅烷偶联剂改性处理的纳米SiO2与尼龙6(PA6)切片共混,以双螺杆挤出机制备了纳米SiO2增强尼龙6复合材料,其中,纳米SiO2的质量分数为2.5%;借助差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)、数控毛细管流变仪等仪器研究了其热学性能与流变性能. 结果表明:经硅烷偶联剂表面改性处理的纳米SiO2分散性好,制备的尼龙6/纳米SiO2复合材料热稳定性有所改善、结晶度下降、熔体黏度的切敏性增加.     

纳米SiO2增强增韧HDPE的研究

采用微胶囊包覆的方法对二氧化硅无机纳米粒子进行表面处理．然后通过熔融共混法制备高密度聚乙烯(HDPE)／SiO2纳米复合材料．力学性能测试技材料断面形貌分析等显示．此改性方法制得的纳米SiO2微胶囊采用常规的熔融混合法就能在基体树脂HDPF中达到纳米级的均匀分散，对基体树脂HDPE具有明显的增强增韧效果。     

Effect of Wet Surface Treated Nano-SiO2 on Mechanical Properties of Polypropylene Composite

Nano-SiO2/polypropylene composite was prepared by melt-blending process. The nano-SiO2 particles were organized by wet process surface treatment with silane coupling agent KH-570. The effect of mass fraction of nano-SiO2 particles and dosage of KH-570 on the toughening and strengthening of PP matrix were investigated based on the fractography of impact notch and the analysis of crystal structure by X-ray and dispersive structure of nano-SiO2 by TEM. Results show that the impact and flexural strength and modulus of the composite are improved obviously with low loading of nano-SiO2 (3wt%-5wt%), and the izod impact strength of PP increases twice with 4wt% nano-SiO2. The nano-SiO2 particles treated can disperse into the matrix resin, which has evident heterogeneous nucleation effects on the crystallization of PP. The optimal toughening and strengthening effects of PP matrix can be obtained when the content of nano-SiO2 and KH-570 are 4wt% and 3wt%, respectively.     

聚丙烯/纳米SiO2 复合材料的制备和表征

使用熔融共混法制备了聚丙烯（PP）／纳米SiO2复合材料。研究发现，硅烷偶联剂对纳米SiO2在PP中的分散起一定的作用，但不是非常有效。添加马来酸酐接枝聚丙烯（PP—g—MAH）相容剂后，可以使纳米SiO2均匀地分散于PP中。当纳米SiO2的质量分数为2％时性能较优，与纯PP相比，V形缺口冲击强度提高了90％，拉伸强度提高了5％，弯曲强度提高了23％。最后，对PP—g—MAH大幅度改善纳米SiO2在PP中分散效果的机理作了初步推断。     

Novel Method of Hyperbranched Polymer Modified Nano-SiO2-Grafting Hyperbranched Poly (amide-ester) from Nano-SiO2 by One-Step Polycondensation

A new method of surface chemical modification of nano-SiO2 is proposed in this paper.In the presence of catalyst,the active hydroxyl groups on the surface of nano-SiO2 reacted with AB2-type monomer(N,N-dihydroxyethyl-3-amino methyl propionate) by one-step polycondensation.And the product's Fourer transform infrared(FTIR) graphs and transmission electron microscopy(TEM) images proved that hyperbranched poly(amine-ester) was grafted on nano-SiO2 surface successfully.Results show that the modified nano-SiO2 exhibits excellent dispersion and stability in some solvents such as alcohol and chloroform.     

聚酰亚胺复合杂化环氧树脂基增强浆料的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶技术,在合成的聚酰胺酸(PAA)中对纳米SiO2/TiO2前驱体进行原位改性,添加硅烷偶联剂(WD-50),利用超声空化及复配技术制备了环氧树脂基-SiO2.TiO2复合杂化聚酰亚胺增强浆料,并采用FTIR、DSC、粒径分析仪、力学测试、STM等手段对所制备增强浆料的性能及其在碳纤维上浆膜铺展的显微形貌进行了分析.结果表明:SiO2.TiO2以纳米粒度分布于浆膜中;上浆后碳纤维轴向界面有一层纳米级粒状突起,表面较为粗糙,改善了碳纤维的界面性能,杂化浆料处理后碳纤维的抗拉强度及层间剪切强度显著提高.     

羰基铁粉颗粒表面硅烷偶联剂改性的研究

为了改善羰基铁粉与有机及高分子物质的相容性,选用硅烷偶联剂对羰基铁粉颗粒进行改性,并采取减少水的加入量降低偶联剂水解速率,促进偶联剂分子在颗粒表面的吸附.改性羰基铁粉颗粒表面包覆层在透射电镜中可观察到并达到40 nm.红外光谱和差示扫描量热分析表明,硅烷偶联剂对羰基铁粉粒子表面进行了良好的修饰,有效促进了羰基铁粉的进一步应用.     

掺纳米SiO2、粉煤灰高性能混凝土的力学性能试验研究

为了研究纳米SiO2对高性能混凝土工作性和力学性能的影响,将纳米SiO2掺入到高性能混凝土中,通过对基准混凝土,粉煤灰混凝土,纳米SiO2、粉煤灰混凝土进行对比试验,研究纳米SiO2对高性能混凝土的坍落度、抗压强度、劈裂抗拉强度的影响.结果表明:将纳米SiO2掺入到混凝土中,其抗压强度、劈裂抗拉强度、拉压比和工作性都有所提高;纳米SiO2和矿物掺合料具有叠加效应,对混凝土早期强度特别是7 d的强度具有明显的降脆增韧作用.     

Effect of Hyperbranched Poly(amine-ester) Grafted Nano-SiO2 on Reinforcement and Toughness of PVC

Nano-SiO2 was modified using silane coupling agent(KH-550) and hyperbranched poly(amine-ester) respectively,and Poly(vinyl chloride)(PVC)/modified nano-SiO2 composites were made by melt-blending.The composites' structures andmechanical properties were characterized by transmission electron microscopy(TEM),sanning electronic microscopy(SEM) and electronic universal testing machine.The results show that nano-SiO2 grafted by hyperbranched poly(amine-ester) increases obviously in dispersion in PVC matrix,and mechanical properties of PVC are effectively improved.Moreover,it was found that mechanical properties of PVC/nano-SiO2 composites reach the best when weight percent of nano-SiO2 in PVC matrix is 1%.Compared with crude PVC,the tensile strength of hyperbranched poly(amine-ester) grafted nano-SiO2/PVC composite increases by 24.68% and its break elongation,flexural strength and impact strength increase by 15.73%,4.07% and 1 841.84%,respectively.Moreover,the processing of the composites is improved.     

纳米SiO_2/有机氟改性聚丙烯酸酯无皂乳液的合成及应用

采用无皂乳液聚合技术和溶胶凝胶技术,合成了纳米SiO2/有机氟改性聚丙烯酸酯无皂乳液,采用红外光谱、动态光散射对其结构进行表征.将乳液应用于织物防水整理,考察了整理剂浓度、焙烘温度及时间对织物防水性能的影响,并采用扫描电子显微镜观察整理后织物的表面形貌.研究结果表明:无皂乳液较普通乳液稳定性更好,当整理剂浓度为70g/L、焙烘温度及时间分别为160℃和3min时整理工艺最佳.处理后的织物表面被含有90nm左右的纳米SiO2粒子的聚合物薄膜覆盖,其防水等级为90分,水的静态接触角为141°.     

纳米复合涂料的研究进展

综述了纳米复合涂料的制备和表征方法，介绍了包括光效应、耐老化、隐身、抗菌以及高强度等新型纳米复合功能性涂料的制备原理与应用，并着重介绍了纳米TiO2、SiO2、SnO2、ZnO等粒子的特性对涂料性能的影响，最后讨论了纳米复合涂料研究中的一些问题和发展趋势。