纳米二氧化硅表面接枝聚合改性研究进展

《纳米二氧化硅超支化改性制备P-N-Si阻燃剂及其阻燃性研究》篇一摘要：本文研究了纳米二氧化硅超支化改性制备P-N-Si阻燃剂的方法，并对其阻燃性能进行了系统性的实验分析。

通过改性后的P-N-Si阻燃剂在多种聚合物材料中的应用，验证了其优良的阻燃效果和实际应用价值。

一、引言随着高分子材料在各个领域的广泛应用，材料的阻燃性能越来越受到人们的关注。

近年来，纳米技术在阻燃材料领域的应用成为了研究的热点。

其中，纳米二氧化硅以其独特的物理化学性质在阻燃领域显示出巨大的潜力。

为了进一步提高纳米二氧化硅的阻燃效果，本研究采用超支化改性的方法制备了P-N-Si阻燃剂，并对其阻燃性能进行了深入研究。

二、材料与方法2.1 材料准备本研究所用主要材料包括纳米二氧化硅、磷酸酯、氮化合物以及其他必要的化学试剂。

所有材料均经过严格筛选，确保其纯度和质量符合实验要求。

2.2 制备方法（1）纳米二氧化硅的超支化改性：采用特定的化学方法对纳米二氧化硅进行表面改性，引入磷酸酯和氮化合物，形成P-N-Si 结构。

（2）P-N-Si阻燃剂的制备：将改性后的纳米二氧化硅与其他助剂混合，通过特定的工艺条件制备成P-N-Si阻燃剂。

2.3 实验方法通过垂直燃烧测试、极限氧指数测试、热重分析等方法，对P-N-Si阻燃剂在聚合物材料中的阻燃性能进行评估。

同时，利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等手段对改性后的纳米二氧化硅的形态和结构进行表征。

三、结果与讨论3.1 形态与结构分析通过SEM和XRD分析，改性后的纳米二氧化硅呈现出良好的分散性和均匀的形态。

超支化结构使得磷酸酯和氮化合物能够有效地附着在纳米二氧化硅表面，形成稳定的P-N-Si结构。

3.2 阻燃性能分析（1）垂直燃烧测试：将P-N-Si阻燃剂添加到聚合物材料中，进行垂直燃烧测试。

结果显示，添加了P-N-Si阻燃剂的聚合物材料具有显著的阻燃效果，火焰传播速度明显降低，烟密度和有毒气体释放量也大大减少。

亲水性二氧化硅纳米聚合物的外表改性摘要纳米二氧化硅〔SiO2〕接枝水溶性聚合物，即非离子型聚〔氧乙烯丙烯酸甲酯〕〔POEM和离子型聚〔苯乙烯磺酸〕〔PSSA通过三个步骤的合成方法来制备：〔1〕纳米二氧化硅〔SiO2〕颗粒外表硅烷醇基〔-OH的活化，〔2〕外表改性氯〔-Cl〕组和〔3〕纳米粒子通过原子转移自由基的聚合〔ATRP的接枝聚合。

成功合成和化学改性的纳米SiO2颗粒的组合物，可利用红外光谱〔FT-IR〕，紫外可见光谱和X-射线光电子能谱〔XPS得到证实。

热重分析〔TGA〕的结果说明，纳米聚合物中POEM和PSSA接枝量分别为5唏口8%〔质量分数〕。

X-射线衍射〔XRD 说明该接枝聚合物没有明显改变纳米SiO2的微观结构。

纳米粒子接枝水溶性聚合物分散性能在醇类溶剂中的改良，可通过扫描电子显微镜〔SEM来验证。

关键词：二氧化硅〔SiO2〕；纳米粒子；原子转移自由基聚合〔ATRP;接枝聚合；外表改性1、简介有机-无机混合材料由于其可利用在如纳米材料冋、光电子器件冋、电化学传感器、药物载体和功能量子点材料［7-13］的各个领域，因此受到广泛的重视。

尽管有许多优点，要获得有机-无机混合材料的良好分散性仍然很难，因为无机纳米粒子之间有强烈的聚集倾向，而这一倾向会降低纳米粒子的物理化学性能。

为了克服这个问题，相当大的努力一直致力于设计和控制制备具有明确定义的有机-无机混合材料。

已经有一些方法将聚合物链连接到无机纳米粒子的外表，包括化学吸附［14］，末端含有官能团的聚合物通过共价键合到活性外表，即“grafting to 〞法［15］和由固定的引发剂单体的原位聚合反响，即“grafti ng from 〞法［16、17］。

在这些方法中，“ grafting from 〞法包括引入一个或两个引发剂，如偶氮类，过氧化物类，光引发剂或纳米粒子外表上的自由基。

接枝聚合物链从界面一步一步地不断增长变化。

“ grafting from 〞法可以通过阳离子聚合［18］、阴离子聚合购、开环聚合反响［20］、传统自由基聚合反响［21］、氮氧介导聚合［22］、可逆加成断裂链转移聚合［23］和原子转移自由基聚合〔ATRP ［24-26］进行。

第52卷第12期 辽 宁 化 工 Vol.52，No.12 2023年12月 Liaoning Chemical Industry December，2023纳米二氧化硅改性丙烯酸酯涂料的研究进展李 伟（安徽师范大学化学与材料科学学院，安徽 芜湖 241002）摘 要：纳米SiO2改性丙烯酸酯涂料可以改进涂层的光学性能、防腐蚀性能、机械性能等。

纳米SiO2与丙烯酸酯乳液有不同的聚合方法，所得产品性能也不同。

综述了共混法、溶胶-凝胶法、原位聚合法在制备纳米SiO2/丙烯酸酯乳液中的应用，以及三种复合乳液制备方法对涂料性能的影响。

关键词：纳米SiO2；丙烯酸酯；改性；复合方法中图分类号：TQ630.4文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2023）12-1826-04丙烯酸酯单体中的双键经聚合反应生成丙烯酸酯树脂，由丙烯酸酯树脂制得的涂料具有良好的耐候性、耐酸碱等性能，在汽车、家具、机械、建筑等领域得到广泛应用[1-2]。

由于丙烯酸酯单体的多变性，多种酯基在不同介质中的溶解性，以及与其它涂料用树脂的混溶性等特点，丙烯酸酯树脂已成为涂料工业中全能的通用树脂[3]。

丙烯酸酯涂料也有一些缺点，如热稳定性较差，涂膜易返黏，机械加工性能差等。

为改善涂料性能，有机-无机复合技术为涂料改性开辟了新途径，复合改性技术可以将有机聚合物的优异性能与无机材料杰出的刚性，对热、化学、大气的稳定性结合起来，显著提高涂料性能。

纳米科技的发展使得有机-无机复合改性涂料进入了新阶段，纳米材料在分子水平上实现了有机-无机材料的复合。

纳米SiO2呈三维网状结构，表面存在不饱和键以及不同键态的羟基，具有很高的反应活性，而且表面吸附能力强，对紫外光、可见光以及近红外线有较高的反射率，而且纳米SiO2可深入到高分子化合物的π键附近，形成空间网状结构。

纳米SiO2有着广泛的商业应用，如填料、催化、传感、光子晶体和药物递送等[4-5]。

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。

高纯球形纳米sio2的制备,改性与应用研究近年来，纳米科学与技术受到了越来越多的关注，它的发展正在推动着新材料的创新。

其中，SiO2作为一种半导体材料，可以用于电子、纳米技术、光学光子学和生物学等领域的研究与开发。

最近，人们开始研究高纯球形纳米SiO2，借助它能够制备出低表面活性，粒径可控，能够自由调节功能和结构等特点，令它在生物医学领域，纳米材料等领域尤为重要。

高纯球形纳米SiO2的制备：高纯球形纳米SiO2的制备通常有以下几种方式，包括溶剂热精制制备法、物理渗透沉淀法、化学气相沉淀法和光聚合制备法。

1.剂热精制制备法：该方法是将SiO2溶解在一定温度、一定pH 值下的溶剂中，使纳米晶粒能够随溶质的溶解而分散。

2.理渗透沉淀法：该方法利用SiO2溶液进行渗透析出，以形成球形白色纳米粒子。

3.学气相沉淀法：该方法通过改变或增加化学添加剂，以控制SiO2纳米粒子的生长，从而获得球形的纳米粒子。

4.聚合制备法：该方法利用光技术对SiO2纳米粒子进行聚合，以获得球形的纳米粒子。

改性：随着科学技术的发展，人们发现可以改性高纯球形的纳米SiO2，从而改善它的性能和功能。

改性技术包括多种技术，包括表面吸附、表面改性、包覆改性、基团接枝等。

改性可以使SiO2纳米晶粒具有自组装、药物和抑菌能力以及吸收能力等新功能。

应用：由于高纯球形纳米SiO2具有良好的稳定性、均匀分散性、低表面活性和可控粒度等优点，它广泛应用于生物医学领域、纳米材料领域等领域。

（1）物医学领域：高纯球形的纳米SiO2可以用于抗感染剂、载药分子、抗菌剂等生物医学领域的研究与应用。

（2）米材料领域：高纯球形纳米SiO2可以用于纳米零件、超细粉末、载体材料等纳米材料领域的研究与开发。

（3）他领域：高纯球形的纳米SiO2同时也可以用于精细化学品的生产，以及催化剂、涂料、高分子等材料的制备。

综上，高纯球形纳米SiO2的研究与制备已经取得了很大的进展，它的改性与应用也越来越广泛。

专论·综述 合成橡胶工业,2009-11-15,32(6):522～526CH I N A SY NTHETI C RUBBER I N DUSTRY纳米二氧化硅的结构及表面改性对橡胶复合材料性能影响的研究进展许石豪,刘　丰,李小红,张治军3(河南大学特种功能材料教育部重点实验室,河南开封475001) 摘要:分析了纳米Si O2结构及表面改性对其填充橡胶复合材料性能的影响,对比了不同表面改性方法对Si O2增强效果的影响,指出基于良好分散性的适度结构化和高效功能化表面改性是提高Si O2增强橡胶复合材料性能的重要因素。

简要介绍了纳米Si O2在橡胶复合材料中的应用研究现状。

关键词:纳米二氧化硅;结构;表面改性;橡胶纳米复合材料;综述 中图分类号:T Q330138+3 文献标识码:A 文章编号:1000-1255(2009)06-0522-05 近年来,橡胶/无机纳米复合材料以其独特的性能引起了人们的关注,这类复合材料综合了橡胶的韧性、可加工性、介电性和无机粒子的强度、模量、结构稳定性等优良性能,实现了有机高分子与无机纳米材料的分子级复合[1],赋予了橡胶材料许多新奇的特性和规律。

科研工作者对黏土[2]、碳纳米管[3]、蒙脱土[4]、Mg(OH)2等许多无机纳米材料在橡胶基体中的增强作用做了大量研究,并已取得了较为理想的成果。

　纳米Si O2是最早诞生的纳米材料之一,也是目前世界上大规模生产的一种纳米粉体材料。

作为一种优良的结构和功能材料,纳米Si O2具有粒径小、表面活性高、耐高温、无毒、无污染等优点,这为Si O2/橡胶纳米复合材料的研究与开发开辟了新的领域[5-8]。

然而,纳米Si O2较高的表面活性使其在使用过程中极易团聚,而且Si O2与大多数橡胶基体材料相容性较差,这些因素都限制了Si O2在复合材料中性能的发挥。

因此,探讨纳米Si O2独特的微观结构和表面性质对橡胶复合材料机械、黏弹、加工等性能的影响具有十分重要的意义。

一种在纳米sio2表面接枝聚合物的方法纳米SiO2是一种常见的无机纳米粒子，由于其具有良好的物理化学性质，使其在材料科学、化学等领域中得到广泛的应用。

而将聚合物接枝在纳米SiO2表面，则可进一步拓展其应用范围。

本文将探讨一种在纳米SiO2表面接枝聚合物的方法。

1. 实验设计将纳米SiO2表面接枝聚合物的方法，涉及到以下三个方面的实验设计：纳米SiO2的表面处理、聚合物的选择和合成接枝。

1.1 纳米SiO2的表面处理在将聚合物接枝在纳米SiO2表面之前，需要对纳米SiO2进行表面处理。

该处理的目的在于去除或减少其表面的活性基团，以避免影响聚合物接枝效果；同时还需在表面引入特定的活性基团，以促进聚合物与纳米SiO2表面的化学反应。

其中，表面处理方法可采用物理和化学方法，并可结合纳米SiO2的性质来选择合适的处理方法。

1.2 聚合物的选择对于聚合物的选择，需要考虑其化学性质、分子结构和亲和性等因素。

在聚合物的选择过程中，可根据其与纳米SiO2表面活性基团的亲和性来筛选合适的聚合物，如聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚苯乙烯等。

1.3 合成接枝完成纳米SiO2表面的处理和聚合物的选择后，即可进行接枝反应。

该反应方式可采用原位聚合法或后处理法。

在原位聚合法中，聚合物的单体会在纳米SiO2表面上直接聚合生成接枝聚合物；而后处理法则是先将聚合物合成好，再通过化学反应或物理吸附的方式将其接枝在纳米SiO2表面上。

其中，后处理法具有灵活性和可控性强的优点。

2. 实验流程将聚合物接枝在纳米SiO2表面的具体实验流程如下：2.1 纳米SiO2的表面处理可采用以下两种表面处理方法之一：物理方法——通过高温灼烧、超声波或磁搅拌等方法去除表面的活性基团。

化学方法——通过酸或碱的处理，引入表面的活性基团，如羧基、氨基、硅烷等。

2.2 聚合物的合成根据实验需求，选择合适的聚合物进行合成，并在其中引入反应活性基团，如双硫键、环氧基、羧基等。

《纳米二氧化硅超支化改性制备P-N-Si阻燃剂及其阻燃性研究》篇一摘要：本文详细介绍了纳米二氧化硅超支化改性制备P-N-Si阻燃剂的过程，并对其阻燃性能进行了深入研究。

通过实验分析，探讨了改性后的阻燃剂在提高材料阻燃性能方面的应用潜力。

本研究的成果对于新型高效阻燃剂的研发与应用具有重要意义。

一、引言随着社会对材料安全性能要求的不断提高，阻燃剂在各类材料中的应用越来越受到重视。

纳米二氧化硅作为一种具有优异性能的阻燃剂，其超支化改性后能够有效提高阻燃性能和热稳定性。

因此，本研究采用超支化改性技术，制备了P-N-Si阻燃剂，并对其阻燃性能进行了系统研究。

二、材料与方法1. 材料准备本实验所需的主要材料为纳米二氧化硅、磷酸盐、氮化物等。

所有材料均经过严格筛选和预处理，确保其纯度和性能满足实验要求。

2. 制备方法采用超支化改性技术，将纳米二氧化硅与磷酸盐、氮化物等组分进行复合，通过化学反应制备P-N-Si阻燃剂。

3. 实验方法通过燃烧测试、热重分析等方法，对P-N-Si阻燃剂的阻燃性能进行评估。

同时，结合扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等手段，对阻燃剂的结构和性能进行深入分析。

三、实验结果与分析1. P-N-Si阻燃剂的制备通过超支化改性技术，成功制备了P-N-Si阻燃剂。

该阻燃剂具有优异的热稳定性和良好的分散性。

2. 燃烧测试结果燃烧测试结果表明，P-N-Si阻燃剂能够显著提高材料的阻燃性能。

在添加了该阻燃剂的聚合物材料中，其火焰传播速度和烟气产生量均有所降低。

3. 热重分析结果热重分析显示，P-N-Si阻燃剂能够有效提高材料的热稳定性。

在高温条件下，添加了该阻燃剂的聚合物材料具有更高的热解温度和更好的残炭率。

4. 结构与性能分析SEM和XRD分析显示，超支化改性后的纳米二氧化硅与其他组分形成了均匀且致密的复合结构，有利于提高阻燃性能和热稳定性。

同时，该复合结构还能够增强材料在高温条件下的抗熔滴性能。

硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2的表面改性及其分散稳定性一、本文概述随着纳米技术的迅速发展，纳米材料因其独特的物理化学性质在多个领域展现出广泛的应用前景。

其中，纳米二氧化硅（nano-SiO2）因其高比表面积、优异的物理和化学稳定性以及良好的光学性能等特点，被广泛应用于橡胶、塑料、涂料、陶瓷、医药等领域。

然而，纳米SiO2粒子由于具有高的比表面积和表面能，容易团聚形成大的颗粒，导致其分散稳定性差，限制了其在许多领域的应用。

因此，对纳米SiO2进行表面改性以提高其分散稳定性成为研究的热点。

硅烷偶联剂KH570作为一种重要的有机硅化合物，其分子结构中的乙烯基和甲氧基硅烷基团可以与纳米SiO2表面的羟基发生化学反应，形成稳定的化学键合，从而实现对纳米SiO2的表面改性。

本文旨在研究硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2的表面改性效果及其分散稳定性的影响。

通过对比改性前后的纳米SiO2粒子的物理化学性质、表面形貌、分散稳定性等方面的变化，揭示硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2的改性机理，为纳米SiO2在各个领域的应用提供理论基础和技术支持。

本文首先介绍纳米SiO2的基本性质和应用领域，然后阐述纳米SiO2分散稳定性的重要性以及目前常用的表面改性方法。

接着详细介绍硅烷偶联剂KH570的结构特点、改性原理及其在纳米SiO2表面改性中的应用。

通过实验研究和表征手段，探讨硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2表面改性的效果及其对分散稳定性的影响。

总结硅烷偶联剂KH570在纳米SiO2表面改性中的应用前景，为相关领域的研究提供有益的参考。

二、材料与方法本实验主要使用的材料包括纳米SiO2粉末（购自某化学试剂公司，纯度≥5%，平均粒径约为20nm）、硅烷偶联剂KH570（购自某化学试剂公司，纯度≥98%）、无水乙醇（购自某化学试剂公司，纯度≥7%）、以及去离子水。

硅烷偶联剂KH570的制备采用标准的化学合成方法。

在无水乙醇中，将适量的KH570与催化剂混合，然后在恒定的温度下进行搅拌反应。