二氧化硅处理方法的研究
纳米二氧化硅表面改性及其补强天然胶乳研究
纳米二氧化硅表面改性及其补强天然胶乳研究邱权芳，彭政，罗勇悦，李永振(农业部热带作物产品加工重点开放实验室；海南大学 材料与化工学院）[摘 要]简述了纳米二氧化硅的表面结构、表面改性机理及方法，介绍国内外对纳米二氧化硅表面化学改性及纳米二氧化硅改性天然橡胶复合材料的制备工艺进行详述，最后对纳米二氧化硅改性天然胶乳存在的问题和发展方向进行了展望。
[关键词]纳米二氧化硅；天然橡胶；复合材料；改性机理纳米二氧化硅为无定型白色粉末，是一种无毒、无味的非金属材料。
微结构为球形，呈絮状和网状的准颗粒结构，表面含有大量的羟基[1]。
由于其粒径小与天然胶乳的橡胶粒子自由体积相匹配，能有效阻碍了微裂纹的扩展。
当纳米二氧化硅粒径小到100 nm后，表面效应、不饱和价效应、电子隧道效应等，使得其与橡胶大分子间作用力提高，甚至会在一定程度上弥补界面区域“常规化学作用力”的缺乏。
但是，粒径减小必然会导致二氧化硅粒子在橡胶中的分散性的降低，导致橡胶大部分性能也随其下降，特别是拉伸强度、动态疲劳和滞后生热性能[2-3]。
因此制备纳米二氧化硅改性天然胶乳复合材料，必须对纳米二氧化硅辅以表面改性，以提高其在基体中的分散性，改善与天然橡胶之间的润湿性和结合力。
1 纳米二氧化硅表面改性机理DLVO理论认为颗粒的团聚与分散取决于粒子间的分子吸引力与双电层静电斥力的相互关系，当分子吸引力大于静电排斥力时，颗粒会自发相互靠近相互吸引，最终团聚；当分子吸引力小于静电排斥力时，颗粒相互排斥，能形成较稳定的分散体系。
纳米二氧化硅由于其粒径小，比表面积大，表面存在不饱和残键，具有高度的表面活性，特别是表面层有-OH存在，众多粒子彼此以氢键相连形成支链，支链之间又以氢键互相作用形成三维链状结构，进而形成二次粒子，以至团聚体，严重影响了所制得的纳米复合材料的各种性质[4]。
故纳米二氧化硅改性的目的是屏蔽其表面的-OH及不饱和残键，增大颗粒之间的排斥力，有效的解决颗粒的团聚现象。
离子束辅助沉积二氧化硅
离子束辅助沉积二氧化硅1. 简介离子束辅助沉积（Ion Beam Assisted Deposition，IBAD）是一种常用的表面工程技术，用于在材料表面形成薄膜。
其中，离子束辅助沉积二氧化硅（SiO2）是一种常见的应用。
本文将介绍离子束辅助沉积二氧化硅的原理、过程、应用以及相关的研究进展。
2. 原理离子束辅助沉积二氧化硅的原理基于离子束能量沉积和化学反应。
具体步骤如下：1.基底清洁：首先，需要对基底进行清洁处理，以去除表面的杂质和污染物。
2.离子束轰击：接下来，通过离子束轰击的方式，将高能离子束瞄准到基底表面。
离子束的能量会使基底表面发生变化，并激发出一系列的物理和化学反应。
3.化学反应：在离子束轰击的同时，需要在基底表面引入二氧化硅的前体分子，如硅烷（SiH4）或二氧化硅（SiO2）气体。
离子束轰击会激发出化学反应，使前体分子在基底表面发生聚合反应，形成二氧化硅的薄膜。
4.控制薄膜厚度：通过控制离子束轰击时间和前体分子的供应速率，可以控制薄膜的厚度。
较长的轰击时间和较高的前体分子供应速率会导致较厚的薄膜。
5.后处理：最后，需要对沉积的二氧化硅薄膜进行后处理，如热退火或等离子体处理，以改善薄膜的性能和质量。
3. 过程离子束辅助沉积二氧化硅的过程可以分为以下几个步骤：1.基底准备：首先，需要对基底进行清洁处理，以去除表面的杂质和污染物。
常用的方法包括超声清洗、溶剂清洗和等离子体清洗。
2.离子束源：离子束源是产生高能离子束的关键设备。
常用的离子束源包括离子束溅射（Ion Beam Sputtering，IBS）和离子束辅助沉积（Ion BeamAssisted Deposition，IBAD）等。
3.离子束轰击：将高能离子束瞄准到基底表面，以使基底表面发生变化。
离子束的能量和轰击角度可以通过调节离子束源的参数进行控制。
4.前体分子供应：在离子束轰击的同时，需要在基底表面引入二氧化硅的前体分子，如硅烷（SiH4）或二氧化硅（SiO2）气体。
介孔二氧化硅的制备及其表面吸附性质研究(2)
有序多孔材料具有大量纳米孔道,结构空旷,表面积巨大,在光、电、磁、催化、生物医药、传感和纳米工程等方面都有巨大潜在应用价值,已成为一个新兴的蓬勃发展的跨学科研究领域。经过15多年的研究,一大批孔径可调,组成可变、形貌多样、孔道形状不一,且孔道排列方式多样化的新型介孔材料被不断的合成出来。从起初的纯二氧化硅介孔分子筛到各种非硅骨架的介孔材料,从无机介孔骨架到无机.有机介孔骨架,再到纯有机骨架的介孔材料:从具有单一功能的介孔材料,到具有各种复合功能的介孔材料;从有机模板自组装合成法到无机模板浇铸法,另外到已开始出现的无机.有机混合模板法等,人们已经取得了很多突出的成绩。然而,介孔材料的研究中仍然存在许多未知和不足需要我们探索和寻求解决之法。开发简单、快速、经济、普适、易重复、能大规模生产高质量介孔材料的新方法,探索介孔材料本身的新功能,并不断推进介孔材料在各领域中的新应用,逐步实现介孔材料的实用化仍有大量的工作需要我们去做。这个征途中充满了众多挑战和机遇。
5.学位论文杨隋全氟羧酸诱导下新型多孔二氧化硅材料的合成与表征2007
近年来,随着纳米技术的迅速发展,多孔材料以其种种特异的性能,在科学研究与技术应用上都引起了人们极大的兴趣。1992年Mobil公司首次发明了以超分子模板法合成介孔氧化硅分子筛M41S(MCM-41、MCM-48、MCM-50),从而将多孔材料从微孔扩展到介孔,在微孔材料与大孔材料之间架起了一座桥梁。之后,越来越多的研究者以超分子模板法合成出具有不同特定形貌和新型孔道结构等具有特殊性质的介孔材料。在某种程度上,人们已经可以对不同尺度上的微孔、介孔和大孔材料进行控制合成。其中,螺旋介孔材料以其特殊的形貌和新颖的手性孔道成为最近科学研究的热点。这种孔道的非对称空间为多种非对称应用提供了合适的场所,如在手性合成、手性分离以及手性催化等方向有潜在的应用价值。同时,在最近的研究中,为了实现对客体分子的高储藏量及其释放行为的控制,一类具有规则孔道的介孔SiO2空心球材料也使许多科研工作者投入到这一领域。目前已经合成出许多具有不同尺寸大小,墙壁厚度以及不同的壳层孔道结构的介孔二氧化硅空心球材料。在本论文中,我们主要就从以上两个方面开展研究工作。
二氧化硅测定方法国标
二氧化硅测定方法国标
测定方法的主要步骤如下：
1.试剂及仪器准备：
-铵钼酸铅溶液：溶于稀硝酸中，浓度为0.06g/L。
- 硫酸：浓度为0.5 mol/L。
- 硝酸：浓度为6 mol/L。
- 铊溶液：浓度为0.075 mol/L。
- 水：经煮沸冷却后应达到电导率小于20 μS/cm。
- 具有1 cm 光程的分光光度计。
2.操作步骤：
-取一定体积的水样，加入适量的硫酸和硝酸，进行预处理。
将样品放置冷却。
-取一定体积的预处理后的样品，加入适量的铵钼酸铅溶液，摇匀。
-用铊溶液进行蒸馏，将铵钼酸铅盐分离出来。
将蒸馏液装入量为
25mL的比色皿中，以蒸馏水冲洗放入皿中的所有液体。
-在蒸馏液中加入适量的水，使液位达到25mL常模刻度线，用溶液同样方法进行比色。
-将对比的溶液转移到同类型、同厚度的25mL比色皿中，以相同方法进行比色。
-将对比用溶液的示数，代入含量与示数之间的线性方程式，即可得到测试样品中二氧化硅的含量。
评价：
该测定方法采用了铵钼酸铅分离和比色分析的原理，操作简便，测定结果准确可靠。
但该方法对样品的前处理要求较高，需要进行预处理才能进行测定。
此外，该方法适用于二氧化硅含量较低的水质测定，在二氧化硅含量较高的情况下可能出现测量上的不准确性。
总体来说，该国标方法是一种常用且可行的二氧化硅测定方法，但在具体实验中可能需要根据具体样品的性质进行适当的优化和改进。
一种纳米级二氧化硅涂层的制备方法与流程
一种纳米级二氧化硅涂层的制备方法与流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor.I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!纳米级二氧化硅涂层的创新制备工艺及流程详解随着科技的发展，纳米材料的应用越来越广泛，其中纳米级二氧化硅涂层因其独特的性能，如优异的化学稳定性、耐磨损性、高透明度以及良好的热稳定性，已经在多个领域展现出巨大的潜力。
二氧化硅的生产工艺
二氧化硅的生产工艺
二氧化硅是一种重要的无机化合物，广泛应用于电子材料、建筑材料、制陶工艺等多个领域。
其生产工艺主要有以下几种：
1. 矿石法：矿石法是最常用的二氧化硅生产方法之一。
硅石经过破碎、矿石分类、预热等处理后，利用高温还原的方法将浓硫酸和硅石进行反应，生成气态SiO2，再通过冷凝、除尘等步骤得到粗二氧化硅，最后通过物理或化学方法进行精炼，得到高纯度的二氧化硅产品。
2. 气相法：气相法是一种将气态氯化硅与氧气或水蒸汽反应生成二氧化硅的方法。
首先将氯化硅加热至高温，使其分解为气态氯化硅，然后将气态氯化硅与氧气或水蒸汽反应生成SiO2和HCl气体。
最后通过冷却、除尘等步骤分离得到二氧化硅产品。
3. 溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法是一种将硅酸酯类化合物与溶剂反应生成胶体溶液，再通过凝固、干燥和煅烧等步骤得到二氧化硅的方法。
该方法制备的二氧化硅可以控制其形貌和粒径大小，适用于制备高纯度、高比表面积的二氧化硅产品。
4. 热解法：热解法是一种将有机硅化合物在高温条件下分解产生二氧化硅的方法。
常用的有机硅化合物有硅酮、硅烷等。
该方法制备的二氧化硅具有较高的纯度和比表面积，可用于制备特殊用途的二氧化硅产品。
以上是四种常见的二氧化硅生产工艺，每种工艺都有其优势和
适用范围。
在实际生产中，可以根据需要选择合适的工艺，并结合工艺参数的优化，以提高二氧化硅的产率和质量。
偏铝酸钠去除高盐废水中二氧化硅的试验研究
偏铝酸钠去除高盐废水中二氧化硅的试验研究党平;赛世杰;张娜;王巧玲【摘要】研究了偏铝酸钠的投加比、pH对二氧化硅去除效果的影响,同时考察了偏铝酸钠除硅时对Ca2+、Mg2+的去除效果.研究表明,当pH控制在8.5时对二氧化硅的去除效果最佳,同时偏铝酸钠与二氧化硅的投加质量比在2:1时即可将废水中的二氧化硅降至5 mg/L以下,去除率达到95％以上.除硅后产水中残留铝离子仅有0.47 mg/L,不会造成铝离子含量的明显上升;在偏铝酸钠除硅过程中对钙离子几乎没有去除作用,而对镁离子有15％的去除率.【期刊名称】《工业水处理》【年(卷),期】2019(039)007【总页数】3页(P74-76)【关键词】二氧化硅;偏铝酸钠;高盐废水;零排放【作者】党平;赛世杰;张娜;王巧玲【作者单位】内蒙古久科康瑞环保科技有限公司,内蒙古鄂尔多斯017000;内蒙古久科康瑞环保科技有限公司,内蒙古鄂尔多斯017000;内蒙古久科康瑞环保科技有限公司,内蒙古鄂尔多斯017000;内蒙古久科康瑞环保科技有限公司,内蒙古鄂尔多斯017000【正文语种】中文【中图分类】X703.5高盐水主要指海水、苦咸水和含盐质量分数大于3.5%的废水。
高盐水处理主要应用在海水及苦咸水淡化、电厂脱硫废水以及化工、印染、食品加工等行业〔1〕。
现代煤化工是以煤为原料生产化学品及其衍生物的新型化工产业。
煤化工具有耗水量巨大，环境污染严重，煤炭资源需求量大等特点。
而我国煤炭资源分布与水资源分布恰好相反，煤化工基地大都分布在缺水、环境容量小的西北部地区。
因此，现代煤化工行业产生的高含盐废水已经成为高含盐废水零排放处理的主要目标〔2〕。
高含盐废水中主要存在等离子及 COD、二氧化硅、浊度等污染物。
在零排放处理过程中，废水中的二氧化硅易产生硅垢风险，在反渗透、纳滤等膜系统内结垢，污染膜元件，增加化学清洗频率，影响膜元件使用寿命；同时二氧化硅在蒸发器内也极易结垢，产生的硅垢质地坚硬，很难清洗，严重影响换热效率〔3〕。
水溶二氧化硅
水溶二氧化硅简介水溶二氧化硅是指二氧化硅（SiO2）在水溶液中的形态。
二氧化硅是一种常见的无机化合物，也是自然界中十分常见的物质之一，存在于石英、硅石等形式中。
本文将深入探讨水溶二氧化硅的特性、制备方法以及其在实际应用中的应用。
特性水溶二氧化硅具有以下特性： 1. 水溶液中的二氧化硅呈酸性，其酸性与二氧化硅溶液中的浓度呈正相关。
浓度越高，酸性越强。
2. 水溶二氧化硅具有较高的溶解度，溶液可以透明或呈微白色浑浊液体。
3. 水溶二氧化硅溶液可以在一定条件下发生胶凝作用，形成凝胶状物质。
4. 水溶二氧化硅在酸性条件下稳定性较差，容易与其他化合物发生反应。
制备方法水溶二氧化硅的制备方法有多种，下面列举其中几种常见的方法： 1. 碱法制备：将硅酸钠溶液和盐酸反应，生成水溶二氧化硅。
2. 酸法制备：将硅酸钾或硅酸铝与盐酸反应，生成水溶二氧化硅。
3. 碱性溶胶-凝胶法制备：将氨水和硅酸铝溶液混合，生成胶状二氧化硅，经过烘干后得到水溶二氧化硅。
应用水溶二氧化硅在实际应用中有着广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：化妆品水溶二氧化硅具有良好的吸油性和增稠性，常被用于化妆品的配方中，如乳液、面霜等。
其细小的颗粒可以渗透皮肤，形成保湿膜，改善肌肤的光滑度和柔软度。
农业水溶二氧化硅可以作为防虫剂使用，喷洒在农作物上可以有效防治害虫。
此外，水溶二氧化硅还可以增强植物的抗病性和抗逆性，提高作物的产量和品质。
医疗水溶二氧化硅在医疗领域中有着广泛的应用，如制备口腔护理产品、止血材料等。
其具有良好的生物相容性和生物吸附性，对人体无毒性，可用于人体内部的治疗和修复。
环境保护水溶二氧化硅可以用作废水处理剂，吸附废水中的有机物和重金属离子，起到净化水质的作用。
此外，水溶二氧化硅还可用于油污染的处理，吸附油污分子并使之结团，方便后续的处理和回收。
总结水溶二氧化硅作为一种常见的无机化合物，在实际应用中具备着多种特性和广泛的应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二氧化硅处理方法的研究 08级化学工程与工艺黄星桥
摘要：随着人们环保意识的不断增长，绿色消费已是当今世界上流社会的
时尚。化工生产中，易挥发的毒性有机溶剂渐渐被水所取代，各种无机颗粒填充聚合物乳液体系已得到较为广泛的应用，由于涂料产品总量之大，水性涂料首先成为环境标志的典型代表【1】。此外，水性胶粘剂、水性油墨以及其它复合材料体系也不断得到研究与开发。 在包括填料、聚合物基料和溶剂这样的分散体系中，溶剂和基料竞争填料表面上的吸附位置。为了最佳的或可接受的填料分散，基料如果不是优先吸附，至少应当相等地被吸附【2】 。油性体系中，无机填料表面的亲油改性，可保证填料在体系的分散稳定性，树脂与亲油表面的亲和吸附，使填料与基料间界面结合不成为难题；水溶性高分子体系与油性体系类似，无机填料的极性表面基本上不影响分散稳定性及界面问题。而乳胶体系 填料在溶剂‘水j中的分散以及它与乳胶颗粒在成膜时的界面粘结成为一对矛盾。为解决这一矛盾，使用带两亲性端基的分散剂是常用的手段，一种优良的代表性氨基醇是2一氨基一2一甲基一1一丙醇，商品名为AMP一95【3】 。这种分散由于易受PH值、温度等条件的影响，贮存稳定性不好。为此，Th．Batzilla and A．Tulken 【4】在细Al片表面形成交联共聚物，不容易受各种条件影响，但在体系中这种物理吸附还是存在解吸附现象，影响分散及涂膜的性能。 因此，本实验主要研究通过化学接枝两亲性共聚物的方法，以期使填料(二氧化硅)在乳液体系(聚丙烯酸酯乳液)中，既能长期稳定分散，又能保证它与基料在成膜后有良好的界面结合,除此之外还有物理改性（表面包覆改性，热处理改性）和化学改性（醇酯法表面改性，偶联剂法改性，改性及气相法表面改性）。
一、二氧化硅表面处理方法 1.1 物理改性【5~7】 物理改性是指两组分之间除范德华力、氢键力或静电吸附等分子之间的相互作用力外， 不存在离子键或共价键作用的一种表面改性方法。它又可分为表面包覆改性和热处理改性两种方法。 1.1.1 表面包覆改性 表面覆盖改性是指表面改性剂与纳米SiO2表面无化学反应，包覆物与颗粒之间依靠范德华力、氢键、静电作用等而连接起来的改性方法。在制备纳米SiO2
的溶液中加入表面活性剂，在形成纳米SiO2的同时，表面活性剂包覆在其表面，
形成均匀的纳米颗粒，此种方法可有效地改善纳米SiO2的分散性。 1.1.2 热处理改性 热处理改性是指将纳米SiO2放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变纳米SiO2表面或内部的组织结构来控制其性能的一种综合工艺过程。热处理后SiO2表面吸湿量低，且其填充制品吸湿量也显著下降， 其原因可能是由于高温加热条件下以氢键缔合的相邻羟基发生脱水而形成稳定键合， 从而导致吸水量降低。此种方法简便经济，但是仅仅通过热处理，不能很好地改善填充时界面的粘合效果，所以在实际应用中，常对纳米SiO2使用含锌化合物处理后在200-400℃条件下进行热处理， 或使用硅烷偶联剂和过渡金属离子对纳米SiO2处理后进行热处理，或用聚二甲基二硅氧烷改性SiO2，然后再进行热处理。 2.1 化学改性 表面化学改性是指表面改性剂与粒子表面一些基团发生化学反应而达到改性目的。由于纳米SiO2表面存在不饱和残键和不同状态的羟基， 这些活性基团可以同一些表面改性剂发生反应，从而使SiO2表面带上具有特定化学活性的有机基团，改善SiO2粒子与各种有机溶剂及聚合物基体之间的相容性。根据化学反应的不同， 表面化学改性方法可以分为偶联剂法改性、醇酯法表面改性以及聚合物接枝法改性等。 2.1.1 醇酯法表面改性【5~7】 醇酯法是用脂肪醇与二氧化硅表面的羟基发生反应，脱去水分子，二氧化硅表面的羟基被烷氧基取代。反应需要在高温高压下进行。与硅烷偶联剂相比，用醇改性的优点在于改性剂脂肪醇价格低廉，易于合成且结构容易控制。改性的效果受到醇的烷基链长度的影响。用大于8 个碳原子的醇进行改性，接枝的疏水烷基链较长， 二氧化硅的表面性能改变十分明显，而用同样量的小于8 个碳原子的醇改性，二氧化硅的表面性能改变要差很多。 2.1.2 偶联剂法改性【5~8】 偶联剂是具有两性结构的化学物质， 其一部分基团可与粉体表面的各种官能团反应， 另一部分基团可与有机高聚物基料发生化学反应或物理缠绕，在无机粉体和有机高聚物之间建立起“分子桥”。常用的偶联剂有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、锡铝酸盐偶联剂等。目前纳米SiO2表面改性研究较多的是硅烷偶联剂表面改性。使用硅烷偶联剂改性二氧化硅表面， 由于不同工艺条件制备的二氧化硅表面结构特性及物化特性不同，偶联剂的分子结构各异，胶料品种多样，使改性二氧化硅填充胶的综合性能改善程度不同。因此需要根据二氧化硅的表面结构， 被填充材料的特性等因素来综合考虑偶联剂类型的选择。研究表明，协同使用两种偶联剂有时好于单单独用一种。除去使用硅烷偶联剂改性二氧化硅外， 也可使用甲基硅烷钠、乙基硅烷钠、甲基硅烷钠铝等用作改性剂。 2.1.3 聚合物接枝法改性【5~7】 聚合物接枝法是在二氧化硅表面进行单体的聚合。超细二氧化硅表面呈亲水性，极性强。极性较弱的有机单体不容易吸附或化学结合在其表面上，较难在超细二氧化硅表面上接枝聚合物。为了解决这个问题， 首先需要加入一定的表面活性剂与二氧化硅的表面羟基反应。对二氧化硅进行初步改性，然后加入溶剂化的单体， 使单体以表面活性剂为起点发生原位聚合， 从而形成聚合物接枝改性的二氧化硅产品。表面活性剂选用的原则是有利于聚合物与之结合。硅烷偶联剂起到了联接二氧化硅表面与聚合物的桥梁的作用。在已被表面活性剂改性后的二氧化硅表面接枝合成聚合物， 可根据超细二氧化硅应用的聚合物体系不同， 有目的地在二氧化硅表面接枝不同性能的聚合物，并且具有接枝包覆均匀完全、分散程度好等特点。因此用聚合物接枝改性过的二氧化硅与有机材料的相溶性更好。张超灿等用硅烷偶联剂KH-550 对二氧化硅进行改性后， 采用两亲性的聚丙烯酸酯对二氧化硅表面处理， 得到的填料产品在聚丙烯酸酯乳液中，既能长期稳定分散，又具有良好的界面作用。 2.1.4、气相法二氧化硅表面处理【9~11】 气相法二氧化硅(俗称气相法白炭黑) 是由氯硅烷经氢氧焰高温水解制得的一种精细、特殊的无定形粉体, 其产品纯度高、平均原生粒径为7～40 nm、比表面积50～380 m2 /g、SiO2质量分数不小于9918% , 是一种多功能的添加剂,广泛应用于硅橡胶、涂料、复合材料中, 起到补强、增稠、触变等作用[ 1 ] 。但应用中 存在一个关键问题, 就是如何与聚合物更好的相容, 使其能均匀分散在聚合物中。通过一定的工艺使某些改性剂与气相法二氧化硅表面的硅羟基发生反应, 消除或减少硅羟基的数量, 使气相法二氧化硅由亲水性变为疏水性, 就能改善二氧化硅与聚合物的相容性 。目前常用的改性剂有醇、脂肪酸、硅烷偶联剂等等。国外已开发出多种改性产品, 如: Degussa 公司的R974、WACKER 公司的H - 2000等等; 国内也有多家单位进行了相关的研究, 如吉林化工研究院、中科院化学研究所等等, 但都未形成规模生产。本实验以六甲基二硅氮烷为改性剂, 采用干法工艺对气相法二氧化硅进行表面改性, 研究了改性工艺对气相法二氧化硅表面硅羟基数量的影响。
二 实验部分 1.偶联法改性 1．1实验药品及仪器 石油醚，疏水性二氧化硅，改性剂(KH-550、NDZ-105)，磁力搅拌器，真空干燥器等。 1. 2实验过程 偶联剂对于疏水性纳米二氧化硅的改性将纳米二氧化硅2g加入石油醚中,然后加入改性剂(KH-550、NDZ-105),再将混合溶液放进磁力搅拌器上,搅拌0.5h。然后真空干燥处理,得到改性二氧化硅。 2. 气相法表面改性 2.1 主要试剂与仪器 气相法二氧化硅: A - 200, 本公司; 六甲基二硅氮烷: CP, 国药集团化学试剂有限公司;无水乙醇、氢氧化钠: AR, 国药集团化学试剂有限公司。电子天平: AV412, 沈阳杰龙仪器有限公司; 白钢反应器装置: 自制。 2.2 实验方案 本实验采用干法工艺对气相法二氧化硅进行改性, 即将干燥的气相法二氧化硅与六甲基二硅氮烷蒸汽接触并进行反应(工艺流程见图1)。将100 g气相法二氧化硅在反应器中升温到150 ℃预热2 h; 六甲基二硅氮烷通过汽化装置汽化后进入反应器中, 与气相法二氧化硅反应一定时间后出料。未反应的六甲基二硅氮烷被中和掉。 图1 气相法二氧化硅表面改性工艺流程示意图 2.3 硅羟基密度的测定 先将2 g气相法二氧化硅试样放入200 mL的烧杯中, 加入25 mL无水乙醇润湿; 然后加入75mL氯化钠质量分数为20%的氯化钠溶液, 搅拌成悬浊液; 用浓度为011 mol/L的盐酸或相同浓度的氢氧化钠溶液调节悬浊液pH值至4; 搅拌状态下用浓度为011 mol/L的氢氧化钠溶液滴定, 直至pH值上升至9稳定不变。依式1计算试样表面的硅羟基数量。 D = cV /mS ×NA ×10- 3 (1) 式中, D 为硅羟基密度, 个/nm2 ; c 为滴定用NaOH标准溶液浓度, 本实验为011 mol/L; V 为pH值从410升至910时所消耗的NaOH的体积,mL; NA 为阿伏伽德罗常数; S 为比表面积,nm2 /g; m 为样品质量, g。 3 聚合物接枝法 3.1主要仪器及材料 二氧化硅为工业级，山西临猗化工实验厂生产；硅烷偶联剂KH一550，武汉大学化工厂；水为蒸馏水：甲基丙烯酸甲酯为工业级，经蒸馏；无水乙醇，丙酮，乙酸乙酯，石油醚为分析纯；丙烯酸为化学纯；BPO；聚丙烯酸酯乳液。JJ0—2润湿角测量仪；200两级胶体磨；QTG型涂膜涂布器；QBY 型漆膜摆式硬度计；QTX型漆膜弹性试验器：QcJ型漆膜冲击器；QFZ型漆膜附着力试验仪；涂膜材料(马口铁、玻璃板按国标剪裁)；Testscan ShimadzuFTIR 8 000 series；SX一40型扫描电镜。 3.2二氧化硅的表面处理 3．2．1 改性剂的制备 在250ml三口烧瓶中，加入40 g甲基丙烯酸甲酯(MMA)和35 ml无水乙醇，搅拌，将5 单体重的BPO分两次加人，温度控制在80 C左右．回流约1 h后，体系变稠，再反应1～2 h，停止。用石油醚洗涤后，再用蒸馏水沉淀．干燥 其它几种共聚物合成均采取溶液聚合法．其配比详见表1。
3.2.2 硅烷偶联剂改性 均衡干法、湿法和喷雾法等几种改性方法后，我们采用较为方便的干法实验【3】。 称取9．0 的KH一550溶解于2～3倍的乙醇水溶液(水／醇一1／9)中，适当加点盐酸，完全分散后，缓慢滴加人在室温下高速搅拌的定量二氧化硅粉料中，添加完毕后，将温度逐渐升至1O0～l10℃ ，继续搅拌2．5～3 h．降至室温，再进行干燥。 3.2．3 二次接枝 将适量聚合物溶于丙酮中，并用少量SOC1 进行酰氯化(100 PMMA 除外)后，加入用KH一55O改性的SiO2：粉末．搅拌下回流3～5 h，离心分离，并用相应溶