纳米二氧化硅的表面改性研究

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纳米二氧化硅的改性与应用及聚倍半硅氧烷结构和性能研究

复旦大学碾士学位论文１．４．６复合材料中纳米二氧化硅的形貌表征图１—１１和１－１２是纳米二氧化硅ＳＰｌ和Ａ２００分散在丙烯酸树脂中的透射电镜照片。

与纳米二氧化硅在醋酸丁酯中的分散性一样，用ＭＡＰＴＳ改性的二氧化硅相对未改性的二氧化硅来说，具有较好的分散性，这点对于ＳＰｌ来说尤为明显（见图１—１ｌａ和１．１ｌｂ）。

另外，通过原位聚合制备的纳米复合材料中，二氧化硅的分散性优于通过共混法制各的（见图１－ｌｌｂ和】．１ｌｃ），这是由于改性的二氧化硅中含有可与丙烯酸酯单体反应的基团，在原位聚合中，与丙烯酸酯链段有较强作用，有利其分散。

然而这些对于纳米二氧化硅Ａ２００来说都不是那么明显（见图１－１２），无论是否改性，无论使用原位或者共混得方法，对于Ａ２００在丙烯酸树脂中的分散性没有很大影响。

这可能是纳米二氧化硅Ａ２００相对ＳＰｌ而言，本身就具有较小的比表面积以及较低的羟基含量，使其在丙烯酸树脂中具有比较好的分散性，所以通过ＭＡＰＴＳ对其改性，欲使其更易分散并没有在Ａ２００中体现出来。

（ａ）复旦大学硕士学位论文（ｃ）图１－ｌｌ含有ＳＰｌ的复合涂层的ＴＥＭ照片（ａ）含有共混的未改性的二氧化硅（ｂ）含有共混的改性的二氧化硅（ｃ）含有原位生成改性的二氧化硅Ｆｉｇｕｒｅ１－１１ＴＥＭｐｉｃｔｕｒｅｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇＳＰＩｐｒｅｐａｒｅｄｂｙ【ａ）ｂｌｅｎｄｉｎｇｗｉｔｈｕｎｍｏｄｉｆｉｅｄｎａｎｏ－ｓｉｌｉｃａ，（ｂ）ｂｌｅｎｄｉｎｇｗｉｔｈｍｏｄｉｆｉｅｄｎａｎｏ·ｓｉｌｉｃａａｎｄ（ｃ）ｉｎ—ｓｉｔｕｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｍｏｄｉｆｉｅｄｎａｎｏ－ｓｉｌｉｃａ（ａ）（ｂ）复旦大学硕士学位论文（ｃ）图１－１２含有Ａ２００的复合涂层的ＴＥＭ照片（ａ）含有共混的未改性的二氧化硅（ｂ）含有共混的改性的二氧化硅（ｃ）古有原位生成改性的二氧化硅Ｆｉｇｕｒｅ１－１２ＴＥＭｐｉｃｔｕｒｅｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇＡ２００ｐｒｅｐａｒｅｄｂｙ（ａ）ｂｌｅｎｄｉｎｇｗｉｔｈｕｎｍｏｄｉｆｉｅｄｎａｎｏ－ｓｉｌｉｃａ，（ｂ）ｂｌｅｎｄｉｎｇｗｉｔｈｍｏｄｉｆｉｅｄｒｉａｎｏ－ｓｉｌｉｃａａｎｄ（ｃ）ｉｎ－ｓｉｔｕｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｍｏｄｉｆｉｅｄｎａｎｏ．ｓｉｌｉｃａ１．４．７改性对复合树脂Ｔｇ的影响图１．１３至图１．１５为纳米复合树脂的ＤＭＡ损耗曲线。

纳米二氧化硅的表面改性研究

效果）记录。，
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圈１纳米二氧化硅的表面特征
２结果与讨论
２１不同剂量改性剂对纳米二氧化硅的改性效果（．图
ｗａｅｕｐｎｉｎ（ｌｃｒｃｓｉｒｎ）ｔｒｓｓｅｓｏｅｅｔｉｔｉｇｒ
响口］橡胶工业，０９５（）２ —２．２０，６１：９３．
［］Ｔｅｆ，ｄｚｊ４ｏｉＪＡｎｒｅＫ．Ｉｆｕｎｅｏｉｎｏｐｉｇａｅｔｏｕｆｃｌｎｌｅｃｆｌｅｃｕｌｇｎｓｎｓｒａｅｓａｎ
纳米二氧化硅的表面改性研究
阮娟，王君，明程学院，徽淮南２２０）安安３０１
摘要：用改性剂Ａ、Ｃ分别对纳米二氧化硅表面进行改性，察了改性荆剂量和搅拌方式对改性效果的影响。采Ｂ、考
接触面积增大，而混合得更均匀，性效果得到提从改高。
究Ｅ］非金属矿，０８３（）３—９Ｊ．２０，１３：７３．
［］张红艳，鹿化煜，赵军，．超声波振荡对细颗粒黄土样品粒度８等测量影响的实验分析［］Ｊ．沉积学报，２０，２（）９ — ０．０８６３：４４５０
阮娟：米氧硅表改研／ｌ第期— — — — — — — — — — — — — — — — —｜等纳二化的面性究２１３ — — — — — — — — — — — — — — — — －０年｜ｌ蜀

纳米二氧化硅的表面改性研究

第４期王云芳等：纳米二氧化硅的表面改性研究３８３ＳｉｚｅｏｆＳｉ０２ｇｒａｉｎ（ｎｍ）图１水溶胶中Ｓｉ０５颗粒的大小分布Ｆｉｇ．１ＳｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＳｉ０２ｇｒａｉｎｉｎｈｙｄｒｏｓｏｌ可以看出，所制得的二氧化硅水溶胶中，二氧化硅成纳米状态分布，粒径为５０—１２７ｒｉｍ，其电子显微镜照片如图２所示。

另外，从二氧化硅水溶胶的红外光谱（图３（ａ））可以看出，２９００ｃｍｄ为ＳｉＯＨ的吸收峰；３４３３ｅｍｄ为吸附的水峰；１２１６ｅｍ’１为Ｓｉ—Ｏ—Ｓｉ的不对称伸缩峰；９５８ｃｍｄ为ＳｉＯＨ的伸缩峰；４７１ｃｍｄ为Ｏ—Ｓｉ·Ｏ的畸变吸收峰，说明纳米二氧化硅表面还有大量羟基，因此它可以和许多有机官能团发生作用。

２．２表面羟基值的测定【ｌ列采用离心干燥分离、醇洗，反复５次使溶胶中的二氧化硅分离，１０００Ｃ真空干燥４８ｈ，得到纳米二氧化硅粉体，其红外光谱如图３（ａ）所示。

称取该粉体２９放入１００ｍＬ的锥形瓶中，加入０．０５ｍｏｌ／Ｌ的ＮａＯＨ溶液８０ｍＬ，密封搅拌２４ｈ。

离心分离二氧化硅颗粒后的溶液体积为Ｃ毫升（一８０ｍＬ），从分离的Ｃ毫升溶液中量取１０ｍＬ，用Ａ毫升０．０５ｍｏＬ／Ｌ的ＨＣｌ溶液滴定至中性，剩余溶液（Ｃ一１０ｍＬ）用同样的方法滴定至中性所用ＨＣｌ溶液为Ｂ毫升，根据下式可计算出单位重量二氧化硅颗粒表面的羟基含量（ｘ）ｕ引。

茗：盟笔华≈７．８ｍｍｏｌ／ｇ茗２——广２Ｌｇ上式中，Ａ一中和分离溶液１０ｍＬ所消耗０．０５ｍｏＬ／ＬＨＣｌ溶液的体积数；Ｂ一滴定剩余溶液（约７０ｍＬ）至中性所用０．０５ｍｏｌ／ＬＨＣＩ溶液的体积数；ｗ一纳米二氧化硅粉体的克重数。

２．３纳米二氧化硅的表面改性及分析配制２．０ｗｔ％纳米二氧化硅水溶胶１００ｍＬ，并用冰醋酸调节溶液的ｐＨ＝３．５—４．５，随后加入图２改性前纳米Ｓｉ０２粒子的ＴＥＭ图片Ｆｉｇ．２ＴＥＭｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓｏｆｎａｎｏ—ｓｉｌｉｃａｐａｒｔｉｃｌｅｓｂｅｆｏｒｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ４００￥００１２００１６００２０００２４００２８００３２００３６００４０００Ｗａｖｃｎｔｕｎｂｅｒ“ｇｎｒｌ图３ｓｉ０２（ａ），ｃｒ，ｒＭＳ（ｂ）和ＧＰＴＭＳ改性Ｓｉ０２（ｃ）的红外光谱Ｆｉｇ．３ＦＴＩＲｇｐｌ圮－ｑ：ｒａｏｆ（ａ）ｓｉｌｉｃａ，（ｂ）ＣＰａ＇ＭＳａｎｄ（ｃ）ＣＰＴＭＳ—ｍｏｄｉｆｉｅｄｓｉｌｉｃａ２ｍＬ偶联剂ＧＰＴＭＳ（未水解前的红外光谱如图３（ｂ）所示），磁力搅拌，常温反应２．５ｈ后得到纳米二氧化硅改性溶胶（改性后纳米颗粒溶液的透射电子显微镜显微分析如图４所示）经离心干燥后醇洗（重复五次），常温干燥２４ｈ，然后在２００℃真空干燥４８ｈ得到改性纳米ＳｉＯ：粉体，其红外图谱如图３（ｃ），从图谱可以看出：纳米二氧化硅接枝ＧＰＴＭＳ后，二氧化硅的物理吸附水（３４３３ｃｍ。

纳米二氧化硅表面改性的研究

Ｆｓｕ１０１ｉｏｉｇ，ｈｎｕｈｎ１３０，ＬａｎｎＣｉａ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｕｆｃｄｉｃｔｏｔｎｎ — ｉｃｓｍｏｆｅｙｓｌｎｏｌｎｇｎｅｓｒａｅｍｏｆａｉｎｏ‘ ａｏｓｌａｗａｄｉｄｂｉａｅｃｕｐｉｇａｅｔＫＨ一０，ｔｔｎａｅＣＵｉｉｉ５５ｉａｔＯ－ｐｉｇａｅｔＮＤＺ－０１ａｄｓｅｒｃａｉｅｐｃｉｅｙ，ｔｅｏｌｇｎｎ２ｎｔａｉｃｄｒｓｅｔｌｖｈｎｃｍｐａｅｔａｈｏｈｅ．Ｔｈｅｕｔｈｗｈｔｔｆｅｔｒｄｗｉｅｃｔｒｈｅｒｓｌｓｓｏｔａｈｅｅｆｃ
也是一种十分重要的无机增韧增强功能性填
充效果，以，有必要对其进行表面改性。目前，所采
用硅烷偶联剂、酸酯偶联剂对纳米ＳＯ进行表面钛ｉ：
改性的研究有报道，ＺｉｎＷａｇ等以超临界ｈ．ｎＷｅＣ，溶剂、Ｏ为以钛酸酯偶联剂ＮＺ２１为改性剂对Ｄ－０
吴海艳，莉，树良周臧
（宁石油化工大学化学与材料学院，宁抚顺１３０）辽辽１０１
摘要：用硅烷偶联剂Ｋ－５钛酸酯偶联剂ＮＺ２１和硬脂酸处理纳米二氧化硅，对改性效果进Ｈ５０、Ｄ．０并
纳米ＳＯ为无定型白色粉末 … ，目前世界上ｉ，是

KH_550改性纳米二氧化硅的研究_解小玲

ence, 2001, 172( 1) : 18-32.
Study of Nano- scale Silica modification by KH-550
XIE Xiao-ling, GUO Ru-i jie, JIA Hu-sheng, LIU Xu- guang, XU Bing-she
( College of M ater ials Science and Eng ineer ing of T aiy uan Univer sity of T echnology , T aiy uan 030024, China)
212. [ 8] 郑水林. 粉体表面改性[ M ] . 北京: 北京工业出版社, 1995. [ 9] T eof il J, A ndrzej K . Inf luence of s ilan e couplin g agen ts on surf acepr op ert ies of precipit at ed sil icas[ J] . A pplied S urf ace Sc-i
表 1 羟基紫外线吸收率
改性剂质量
分数/ %
60
0. 5
0. 056 5
1. 1
0. 045 7
1. 5
0. 045 3
2. 3
0. 044 1
3. 2
0. 036 0
3. 5
0. 009 3
4. 1
0. 007 2
4. 3
0. 007 8
5. 2
0. 008 2
时间/ min
90
120
150Biblioteka 180中图分类号: T B383
文献标识码: A
随着 SiO2 的制备技术发展及改性研究的深入, 超微细乃至纳米 SiO 2 在橡胶、塑料、粘合剂、涂料和功能材料等领域应用更加广泛。

六甲基二硅胺烷对纳米二氧化硅表面改性的研究

ＭｏｉａｏｏＳｃｎｘｅｈｘｍｔｌｓａａｅｄｉｔｎｉｏＤｏｉｗｔＨａｅｙｉｌｎｆｉｆｃｉｌｉｄｉｅｈｄｉｚ
ＩＬ，ＡＳｕｈｏＹＤ－ｎＬＨａ，Ｘａ－ｎ，ＵＹＮＺａ－ｉＷｎＣＯ－ａ，Ｉｌ，ｌｎＱｔｒｇＯ－ＧｏｕｉｈｃｅｉａｕＩｉｏＮｏＡｈｈ
验方案。参考文献：Ｅ于ｌ欣伟，姚．炭黑的表面改性技术【．ｌ陈白ｉ广州大学学报（然科学版）０１：－ｌ自９０６１１．２２２６【范牛奔，幻钱冀清，孟海兵．ＩＴ改性纳米Ｓ２Ｄｉ表面【．０ｉ南京化工大学学报，０，（）１一３ｌ２１３：１．０２３０［ｌ刘鹏，３薛群基，军，功能性硅烷在纳米氧化硅表面的自田等．组装【北学物理学报，０，（）８－．Ｊｌ２３１６：１４６０６４８［ｌ余喜理，４张宝华，张剑秋．聚合物无机纳米复合材料的研究进展【．Ｊ上海化工，０，３：一８ｌ２２（）６２．０２２
表面的Ｈ发生反应，ＭＳ一Ｏ基团使ＨＤ上高活一ＳＣ３键合到Ｓ２表面，性的ｉＨ）（３ｉ的Ｏ从而实现纳米Ｓ２ｉ表面的０有化改［，应方式如机性［其反程下：２ｌ
－ＨＣ３－Ｃ，卜ｉＳ３、一Ｏ（）Ｎｉ３Ｓ－Ｃ３Ｓ・３Ｓ）２－ｉ）ＩＨｉ（一－０（・ｉ－ＳＨ－ＩＨ－
Ｗａｘ，
Ｆ＇ｅ．ｕｓｗｄｔｂｓｒｃｖｔｐｒｕｓ ℃ ａｔＨＤｗｓＬｔｂｓｏＩｔＲｓｔｓｅｔｔｅｅｔｅｅｔｗ１ＩｃｅｌｈＲｏｈｈｔｉｅａｒａ０ａｅａｍｅ０ｎｈＭＳ１ｍｏｈａｓｄｅａ２ｎｉｆｅ

纳米二氧化硅表面改性的研究

等通过原位表面改性制备
入三口瓶中, 然后加入甲苯和钛酸酯偶联剂 , 搅拌并超声振荡 , 而后升温至指定温度, 回流, 然后抽滤 , 洗涤, 放入烘箱中干燥 , 制得改性后的纳米 SiO2。 ( 3) 硬脂酸改性纳米 S i O2 将一定量的硬脂酸和 NaOH 置于三口瓶中, 加入适量开水, 升温搅拌, 待硬脂酸和 NaOH 全部溶解加入一定量的纳米 SiO2。恒温搅拌一定时间, 抽滤, 用无水乙醇洗去表面的有机物, 再用水洗涤一次, 干燥, 即制得改性后的纳米 S i O 2。 1 4 改性效果的表征 ( 1)亲油化度的测定将 1g 改性后的纳米 S i O 2 粉体置于 40mL 蒸馏水中 , 然后逐滴地滴定甲醇, 当漂浮在水面上的粉体完全润湿后, 记录甲醇的加入量 V ( mL ) , 则亲油化度 = ( V / 40+ V ) ∀ 100 % ( 2)吸水率的测定将 1 000g 改性后的产品均匀铺洒在表面皿上, 然后放入盛有适量水的干燥器中 , 放置一定时间后, 称量并计算粉体增加的质量 m, 按下面的公式计算其吸水率。吸水率 = (m / 1 000) ∀ 100 %
充效果, 所以 , 有必要对其进行表面改性。目前, 采用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂对纳米 S i O2 进行表面改性的研究有报道 , Zh iW en W ang 等
8!
以超临界
CO 2 为溶剂、以钛酸酯偶联剂 NDZ 201 为改性剂对纳米 SiO2 进行了表面改性 , 修饰后纳米 S i O 2 由亲水变为疏水, I R 和热重分析表明纳米 S i O 2 和钛酸酯偶联剂主要是通过化学键相互作用的。 Yan lo ng T a i等
粉体置于40ml蒸馏水中然后逐滴地滴定甲醇当漂浮在水面上的粉体完全润湿后记录甲醇的加入量yml则亲油化度v40y1002吸水率的测定将10009改性后的产品均匀铺洒在表面皿上然后放人盛有适量水的干燥器中放置一定时间后称量并计算粉体增加的质量m按下面的公式计算其吸水率

纳米二氧化硅表面改性

纳米二氧化硅表面改性一、本文概述纳米二氧化硅作为一种重要的无机纳米材料，因其独特的物理化学性质，如高比表面积、良好的化学稳定性和独特的光学性质等，在众多领域如橡胶、塑料、涂料、医药、化妆品和食品工业等都有着广泛的应用。

然而，纳米二氧化硅的高比表面积和表面能导致其易于团聚，从而影响了其性能和应用。

因此，对纳米二氧化硅进行表面改性，以改善其分散性和与其他材料的相容性，一直是纳米材料领域的研究热点。

本文旨在深入探讨纳米二氧化硅表面改性的各种方法、原理及其在实际应用中的效果。

我们将首先介绍纳米二氧化硅的基本性质和应用领域，然后重点论述表面改性的重要性以及目前常用的表面改性方法，包括物理改性和化学改性两大类。

在此基础上，我们将对改性后的纳米二氧化硅的性能进行评估，并探讨其在实际应用中的潜力和挑战。

我们将展望纳米二氧化硅表面改性的未来研究方向和应用前景。

通过本文的阐述，我们希望能够为从事纳米材料研究和应用的科研人员提供有价值的参考，推动纳米二氧化硅表面改性技术的进一步发展，并为其在各领域的广泛应用提供有力支持。

二、纳米二氧化硅的表面性质纳米二氧化硅（SiO₂）是一种重要的无机纳米材料，因其独特的物理化学性质，如高比表面积、优异的热稳定性、良好的光学透明性等，在众多领域如涂料、橡胶、塑料、陶瓷、生物医药等都有着广泛的应用。

而纳米二氧化硅的表面性质，特别是其表面结构和活性，直接影响了其在这些领域的应用效果。

纳米二氧化硅的表面结构主要由硅羟基（Si-OH）构成，这些硅羟基可以是孤立的，也可以是连生的，形成硅氧烷键（Si-O-Si）。

这些硅羟基的存在使得纳米二氧化硅表面带有亲水性，易于形成氢键，从而表现出强烈的吸附性能。

同时，硅羟基也是纳米二氧化硅表面改性的关键，通过对其进行化学反应，可以引入各种有机官能团，从而改变其表面性质。

纳米二氧化硅的表面活性主要源于其高比表面积和大量的表面硅羟基。

高比表面积使得纳米二氧化硅能够与其他物质进行充分的接触和反应，而大量的表面硅羟基则提供了丰富的反应位点。

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纳米二氧化硅的表面改性研究
王云芳，郭增昌，王汝敏
（西北工业大学化工系，陕西西安７１００７２）
摘要：以．缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷（ＧＰＴＭＳ）对酸催化水解正硅酸乙酯（１Ｅ０Ｓ）聚合得到的纳米二氧化硅胶粒表面进行接枝改性，用激光粒径仪测定二氧化硅颗粒的粒径，并用透射电子显微镜（ＴＥＭ）观察了改性前后二氧化硅胶粒的分散状况，采用傅立叶红外（ｍＲ）光谱法对改性前后的二氧化硅粉体进行了分析，通
３８４
化学研究与应用
第ｌ９卷
联剂以化学键（Ｓｉ－０－Ｓｉ）包覆在ＳｉＯ颗粒的外围，使得ＳｉＯ颗粒表面的有机成分增多，疏水性增强，由于接枝基团的位阻作用使得改性后的氧化硅胶粒表现出独特的空间稳定性，表面的物理化学性
３ｍＬ冰醋酸和４ｍＬ甲醇注入盛放有３０ｍＬ环己烷的锥形瓶中，水浴加热至６０ ℃后，以ｌｎｄ＿，／ｍｉｎ的流速把ｌｍＬＴＥＯＳ加入到锥形瓶中并磁力搅拌，反应４ｈ后冷却得到均分散二氧化硅溶胶，加入定量的水萃取ＳｉＯ胶粒，再用甲醇和异丙醇（体积比＝１／１）溶解，然后加入去离子水和乙酸使溶胶的
＼／
冰醋酸和无水乙醇（分析纯，使用前均用无水硫酸钠去水）；环己烷；正硅酸乙酯（分析纯，使用前进行常压蒸馏），纯度９９．９％，密度０．９３４；／－缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷（使用前减压蒸馏），纯度９６％，摩尔质量２３６．３４，密度１．０７，每毫升为
氧化硅粉体，其红外光谱如图３（ａ）所示。称取该粉体２ｇ放入１００ｍＬ的锥形瓶中，加入０．０５ｍｏｌ／Ｌ的ＮａＯＨ溶液８０ｍＬ，密封搅拌２４ｈ。离心分离二氧化硅颗粒后的溶液体积为ｃ毫升（￣８０ｍＬ），从分离的Ｃ毫升溶液中量取１０ｍＬ，用Ａ毫升０．０５ｍｏｌ／Ｌ的ＨＣ１溶液滴定至中性，剩余溶液（ｃ－１０ｍＬ）用同样的方法滴定至中性所用ＨＣ１溶液为Ｂ毫升，根据下式可计算出单位重量二氧化硅颗粒表面的羟基含量（ｘ）。
积数；ｗ一纳米二氧化硅粉体的克重数。
２．３纳米二氧化硅的表面改性及分析配制２．０ｗｔ％纳米二氧化硅水溶胶１００ｍＬ，并用冰醋酸调节溶液的ｐＨ＝３．５～４．５，随后加入
２ｍＬ偶联剂删Ｓ（未水解前的红外光谱如图３（ｂ）所示），磁力搅拌，常温反应２．５ｈ后得到纳米二氧化硅改性溶胶（改性后纳米颗粒溶液的透射电子显微镜显微分析如图４所示）经离心干燥后醇洗（重复五次），常温干燥２４ｈ，然后在２００￣（２真空干燥４８ｈ得到改性纳米ＳｉＯ：粉体，其红外图谱如图３（Ｃ），从图谱可以看出：纳米二氧化硅接枝ＧＰＴＭＳ后，二氧化硅的物理吸附水（３４３３ｃｍ）和表面的硅醇羟基Ｓｉ．ＯＨ（９５８ｃｍ” ，３７４４ｃｍ）明显减少，还有明显的亚甲基（２９４４ｃｍ）的吸收峰，但二氧化硅的特征吸收峰（１１００ｃｍ一，７９７—８０５ｃｍ一，４７１ｃｍ。）无明显变化，只是Ｓｉ．０一Ｓｉ键的伸缩振动吸收峰（１１００～１２１６ｃｍ）变宽增强。分析表明，在二氧化硅颗粒表面接枝硅烷偶联剂并未改变二氧化硅的物质组成和结构，只是ＳｉＯ：表面羟基与硅烷偶联剂水解产生的；ＳｉＯＨ基团缩合，硅烷偶
：一～ “ ８ｍｍ。 “ “ ｌ／，ｇ一
上式中，Ａ一中和分离溶液１０ｍＬ所消耗０．０５ｍｏｌ／ＬＨＣ１溶液的体积数；Ｂ一滴定剩余溶液（约７０ｍＬ）至中性所用０．０５ｍｏｌ／ＬＨＣ１溶液的体
Ｆｉｇ．２ＴＥＭｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓｏｆｌｌａｎｏ－ｓｉｌｉｃａ
ｐａｒｔｉｃｌｅｓｂｅｆｏｒｅｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎ
可以看出，所制得的二氧化硅水溶胶中，二氧化硅成纳米状态分布，粒径为５０～１２７ｎｍ，其电子显微镜照片如图２所示。另外，从二氧化硅水溶胶的红外光谱（图３（ａ））可以看出，２９００ｃｍ。为ＳｉＯＨ的吸收峰；３４３３ｃｍ为吸附的水峰；１２１６ｅｍ。
联系人简介：郭增昌（１９６２・），男，副教授，主要从事高性能杂化材料研究。Ｅｍａｉｌ：ｚｃｇｕｏ６２＠１６３．ｃｏｍ
第４期
王云芳等：纳米二氧化硅的表面改性研究
３８３
ＳｉｚｅｏｆＳｉＯ２ｇｒａｉｎ（ｎｍ）
ｐＨ＝４ —５。
Ｏ
粒表面由亲水性变为疏水性；增加溶胶ＳｉＯ颗粒的空间稳定化作用；且在ＳｉＯ胶粒表面接枝高反应活性基团，赋予ＳｉＯ胶粒一定的功能性。有关用硅烷偶联剂改性纳米ＳｉＯ胶粒的研究已有不少文献报道，但关于硅烷偶联剂浓度大小对颗粒表面接
关键词：二氧化硅；原位改性；接枝度；．缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷中图分类号：ＴＱ１２７．１２文献标识码：Ａ
近年来，用无机纳米二氧化硅粒子增韧改性聚合物 ¨ ．２和杂化材料的研究取得了显著效
果。然而，无机纳米粒子因粒径小、比表面大、具
第１９卷第４期２００７年４月
化学研究与应用
ＣｈｅｍｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
Ｖｏ１．１９，Ｎｏ．４Ａｐｒ．，２００７
文章编号：１００４－１６５６（２００７）０４－０３８２－０４
图３ＳｉＯ２（ａ），ＧＰＴＭＳ（ｂ）和ＧＰＴＭＳ改性ＳｉＯ２（ｃ）的红外光谱Ｆｉｇ．３￣３＂ＩＲｓｐｅｃｔｒａｆ（ｏａ）ｓｉｌｉｃａ，（ｂ）ＧＰＴＭＳ
ａｎｄ（ｃ）ＧｌｒｒＭＳ—ｍｏｄｉｆｉｅｄｓｉｌｉｃａ
４００
８００
１２００
１６００
２０００
２４００
２８００
３２００３６００
４０００
Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒｓ／ｃｍ－
采用离心干燥分离、醇洗，反复５次使溶胶中的二氧化硅分离，１００￣Ｃ真空干燥４８ｈ，得到纳米二
过热失重分析（ＴＧＡ）法对ＧＰＴＭＳ接枝改性二氧化硅胶粒表面的接枝度进行分析计算，同时对颗粒溶胶的 ‘ 电位进行了测试，结果表明：改性后二氧化硅胶粒分散性大大提高，硅烷偶联剂浓度对接枝度有显著影响，当
ＧＰＴＭＳ的浓度为ｌｍＬ／ＳｉＯ（ｇ）时，接枝度达到最大，且颗粒表面的物理化学性能发生显著变化。
图１水溶胶中ＳｉＯ２颗粒的大小分布
Ｆｉｇ．１ＳｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＳｉ０２ｇｒａｉｎｉｎｈｙｄｍｓｏｌ
图２改性前纳米Ｓｊｏ２粒子的ＴＥＭ图片
４．３３６ｍｍｏｌ。
ＺｅｔａＰｒｏｂｅ型Ｚｅｔａ电位分析仪，美国Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ
Ｄｙｎａｍｉｃｓ公司生产。ＣｏｕｌｔｅｒＬＳ２３０型全自动激光粒径仪。
１．２纳米二氧化硅水溶胶的制备【１３．ＨＪ
１．１实验原料及仪器
有亲水性，因此容易团聚、在聚合物中不易分散，为了避免此现象发生就需要在纳米二氧化硅粉体形成之前设法降低颗粒表面能Ｊ。本文采用溶胶．凝胶（ｓｏ１．ｇｅ１）工艺，在非极性溶剂中用酯化反应生成的水使正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）水解制备均分散ＳｉＯ溶胶。在溶胶体系中加入－缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷（ＧＰＴ．ＭＳ），ＧＰＴＭＳ分子中甲氧基水解所产生羟基与ＳｉＯ胶粒表面的羟基反应形成牢固的．Ｓｉ．Ｏ－Ｓｉ．键，从而在ＳｉＯ胶粒表面引入了ＣＨ２＿ＣＨ —ＣＨ２一Ｏ —Ｃ３Ｈ６基团，结果使ＳｉＯ２胶