甲基三乙氧基硅烷改性硅溶胶及疏水性能研究

摘要硅溶胶是以水为分散介质的高分子聚偏硅酸的胶体溶液，其二氧化硅粒子多以球状单个或多个聚结分散。

能牢固附着在基材和壤料颗粒表面，随水分的不断蒸发，二氧化硅粒子间能形成牢固的Si —O键而成为连续涂膜。

但若单独使用硅溶胶，常温固化成膜往往存在裂纹、内部微孔等致命缺陷。

有机硅单体的基本结构单元是由―Si―O―Si―键链节构成的，该官能团能与砂浆等无机基材能很好结合，侧链则通过硅原子与其他各种有机基团相连，赋予材料憎水性。

因此，有机硅产品的结构中含有的有机基团具有很好的憎水性，所以经有机硅防水剂处理后的砂浆块吸水率能大大降低。

但传统的用于混凝土渗透剂的有机硅单体，存在一个严重的问题，即其挥发率可高达97％。

这就说明，如果在刷涂过程中，遇到大风及较强日照，有机硅单体将大量的挥发掉而不是停留在混凝土表面等待吸收和反应。

这不仅造成材料的严重浪费和不必要的经济损失，而且还造成一定的环境污染。

同时由于有效成分的挥发，严重影响涂装时的吸收效果；另外，随着时间的延长，还可能造成混凝土表层防水效果的逐渐降低。

本课题通过将硅溶胶与甲基三乙氧基硅烷结合使之杂化形成具有不同杂化比例的杂化材料。

并研究了用其杂化材料对混凝土表面处理后的耐久性能以及掺入水泥中对水泥性能的影响。

实验中对混凝土选用两不同水灰比（0.4、0.5），经表面处理后，测试其防水性、抗氯离子侵蚀性以及氯离子扩散系数，分析了此表面处理对混凝土的性能影响。

另外，通过掺入水泥砂浆和净浆，测试其不同龄期的强度以及砂浆吸水率得出其对水泥性能的影响。

混凝土试件进行表面处理后，明显降低了混凝土的吸水性能，有效阻止了有害介质的侵入；对于同一水灰比的混凝土经表面处理后，氯离子渗透深度明显降低，相对混凝土的含量也明显下降，并且随着杂化比的增加，氯离子相对混凝土含量越低；另外，掺入水泥中后，延缓了水泥基材料的水化进程，使水泥砂浆的凝结试时间延迟、早起强度也有所降低，砂浆吸水率也下降。

疏水SiO_(2)纤维膜的制备及其油水分离性能
孟海涛;李雪梅;孟海军;李守柱;潘学聪
【期刊名称】《棉纺织技术》
【年(卷),期】2024(52)2
【摘要】探讨疏水SiO_(2)纤维膜的制备及其油水分离性能。

以硅酸四乙酯和甲基三甲氧基硅烷为原料,采用静电纺丝技术制备疏水SiO_(2)纤维膜并测试其油水分离性能。

结果表明:SiO_(2)纤维膜的水接触角为126°,疏水性良好,可以仅在重力作用下有效地分离不同种类的油水混合物。

对于重油‐水和轻油‐水混合物的分离通量均高于16 225 L/(m^(2)·h),分离效率大于97.9%。

经过10次循环后通量损失均低于3.73%,循环稳定性好。

认为:疏水SiO_(2)纤维膜在环境保护方面,特别是在含油废水的处理方面具有潜在应用。

【总页数】5页(P24-28)
【作者】孟海涛;李雪梅;孟海军;李守柱;潘学聪
【作者单位】新疆理工学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ427.26
【相关文献】
1.基于高密度聚乙烯/丁苯橡胶热塑性硫化胶的超疏水/超亲油油水分离膜的制备及性能
2.P(VDF-HFP)-SiO_(2)/SF电纺Janus纤维膜的制备及油水分离应用
3.抗菌-超疏水性载银纳米二氧化钛-聚氨酯复合纤维素纸膜制备及油水乳化液分离的应用
4.疏水性陶瓷复合膜的制备与油水分离性能研究
5.改性废弃口罩熔喷布疏水膜的制备及油水分离性能
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

化工基础实验与创新PFOS对PC核孔膜的疏水改性摘要：本文用十三氟辛基三甲氧基硅烷（PFOS）偶联剂对聚碳酸酯（PC）核孔膜进行疏水改性。

研究了不同PFOS浓度对不同孔径的PC核孔膜的改性效果。

用扫描电镜观察了改性前后膜的表观形貌，用接触角测试仪测试了改性前后膜的接触角变化。

结果表明，PFOS对膜的改性效果较好，对膜孔径的影响较小。

关键词：硅烷偶联剂核孔膜接触角疏水改性1、引言膜是指在流体相内或是在两种流体之间的一层薄凝聚相物质，它把流体相分隔为互不相连的两部分，但能在这两部分之间产生传质作用。

膜可以是固相，也可以是液相或气相。

被分隔的相可以是液态的，也可以是气态的。

膜至少有两个接触面分别与两侧的流体相相接触，且具有选择透过性。

膜分离过程就是以选择性透过膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)时，原料侧组分选择性地透过膜，以达到对双组分或多组分分离、分级、提纯和富集的目的[1]。

膜分离技术包微过滤、超滤、反渗透、透析、电渗析、气体分离、渗透汽化、膜蒸馏、膜萃取等。

其中膜蒸馏是最近几年蓬勃发展的一种新型膜分离技术，包含直接接触膜蒸馏、气隙膜蒸馏、吹扫气体膜蒸馏、真空膜蒸馏。

膜蒸馏是一种用疏水性微孔膜将两种不同温度的溶液分开、较高温度侧溶液中易挥发的物质呈气态透过膜进入另一侧、然后冷凝的膜分离过程[2]。

膜蒸馏于二十世纪60年代中期提出，发展始于二十世纪80年代初。

作为一新的分离过程，它具有能常压低温下操作、可利用废热、适合于小规模淡化和浓缩等一系列优点，而被用于海水淡化及超纯水制备、非挥发性物质水溶液的浓缩和结晶、挥发性物质水溶液的浓缩和分离等方面。

膜蒸馏的本质是从含有难挥发性物质的溶液中分离出易挥发性组分，或从具有不同挥发性的双组分或多组分中按挥发性的差异进行分离与提纯。

因此，原则上它可以用于海水或淡咸水的淡水化、浓缩溶液。

膜蒸馏的突出优点是操作温度相对低，热侧温度一般在40～60℃，甚至可以在40℃以下操作，可以大大减轻或消除热敏物质在蒸发浓缩过程中的损失或破坏，提高产品质量和收率[3,4]。

硅溶胶-辛基三乙氧基硅烷杂化材料对水泥基材料性能的影响研究摘要水泥基复合材料是世界范围主要的工程材料，而混凝土是建筑行业的主导材料。

随着混凝土的广泛运用，其耐久性问题逐渐成为限制其发展的主要问题。

而造成其耐久性不足的主要原因是混凝土对水、氯离子等的抗侵蚀性低，如果这种情况得不到控制将会给生产建设带来巨大的经济损失。

因此，在易发生侵蚀的环境中，混凝土材料的防水措施就变的十分重要。

现今，内掺和表面涂刷防水材料是延长水泥基材料的使用寿命，提高其耐久性的一条有效途径。

本课题研究了使用硅溶胶-辛基三乙氧基杂化液表面处理和内掺处理的水泥基材料的防水性。

试验选用了不同杂化比例的杂化液对混凝土进行表面处理，对水泥净浆和水泥砂浆进行内掺处理。

混凝土的水灰比为0.4和0.5。

经过处理后，测试了混凝土的吸水率和抗氯离子侵蚀、水泥净浆和砂浆的强度、28d水泥砂浆的吸水率。

分析不同处理对水泥基材料性能和吸水的影响规律。

经过试验研究表明内掺硅溶胶-辛基三乙氧基杂化液的水泥净浆和砂浆的强度，在杂化液内掺量为2%时强度都能增强大约6%，杂化液内掺为5%时强度都下降大约8%，28天水泥砂浆的防水效果也比较明显，吸水率最大能降低35.9%。

外涂硅溶胶-辛基三乙氧基杂化液可以有效的降低混凝土的吸水量，吸水量降低了一倍以上，氯离子扩散系数能降低21.16%。

关键词：硅溶胶；有机硅；杂化材料；表面处理；抗氯离子AbstractCement base composite material is the world leading engineering materials, and concrete is the dominant material of the construction industry。

With the extensive use of concrete, the durability problems gradually become the main problems limiting its development. Caused by the insufficient durability of concrete in water, is the leading cause of the erosion resistance of chloride ion and so on low, if this situation is not controlled will brings the huge economic losses to the production and construction。

甲基三甲氧基硅烷改性工业硅溶胶的工艺及机理甲基三甲氧基硅烷改性工业硅溶胶的工艺及其机理【摘要】以有机硅氧烷和工业硅溶胶为主要原料，采用ｓｏｌ－ｇｅｌ方法获得了水性有机硅溶胶。

通过硅氧烷的选择、膜层性能检测以及ｐＨ值、水浴温度、改性时间等改性工艺的研究，获得ＭＴＭＳ改性硅溶胶的最佳工艺：ＭＭＴＭＳ／ＭＳｉＯ２为２∶１～４∶１；ｐＨ值３．５～５．５；水浴温度５０～７０℃；改性时间４０～１２０ｍｉｎ。

经ＦＴＩＲ分析和改性机理的探讨，表明ＭＴＭＳ水解生成的硅醇基团与硅溶胶粒子表面的羟基发生缩聚交联，屏蔽了硅溶胶内部的Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ键，对硅溶胶粒子进行了包覆改性。

１引言工业硅溶胶作为一种水性、无机粘结剂，广泛应用于涂料中提高膜层的理化性能。

但是，由于其在成膜过程中体积收缩大、干燥快，容易造成涂膜龟裂、流平性差等缺陷［１］,在涂料中的用量较少，不能够作为主要的成膜物质，使其无机粘结剂的性能优势受到限制。

应用中，硅溶胶常常与有机粘结剂复合使用或经过改性处理，如与丙烯酸酯、氟树脂等乳液混合，使两者的性能相互补充，研发有机－无机复合涂料［１－２］。

但是这种改性硅溶胶［３－６］中存在大量的有机组分，涂料在使用和成膜过程中存在高ＶＯＣ（ＶｏｌａｔｉｌｅＯｒｇａｎｉｃＣｏｍｐｏｕｎｄｓ），不环保；而且这种涂料涂层遇火易燃，一旦发生火灾，会释放有毒的气体和浓烟。

因此，结合我国涂料工业经济（Ｅｃｏｎｏｍｙ）、能源（Ｅｎｅｒｇｙ）、生态（Ｅｃｏｌｏｇｙ）和效率（Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）的４Ｅ要求，制备水性、低ＶＯＣ、无机不燃的涂料用于金属表面的装饰和防护［７］，具有较强的应用需求。

有机硅氧烷兼有无机和有机两种官能团，成膜时以Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ为主链，是一种有机－无机杂化高分子材料，用于涂层材料具有耐热、耐候等优良的理化性能［８］。

一些文献［９－１０］采用有机硅氧烷改性硅溶胶制备薄膜涂层，而硅溶胶是由硅酸乙酯的水解缩聚制备，且在改性过程中引入过多的有机组分；直接采用有机硅氧烷对工业硅溶胶进行改性，并制备水性涂料应用于金属表面的装饰和防护，文献报道较少［１１－１２］。

【涂料技术/Coating Materials】DOI: 10.19289/j.1004-227x.2021.02.012 甲基改性硅溶胶的制备与疏水性分析刘峰，黎春阳，李国军*（大连交通大学材料科学与工程学院，辽宁大连116028）摘要：通过溶胶−凝胶工艺，以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为基料对碱性硅溶胶进行改性，将改性后的硅溶胶涂覆在铝板表面，制备出具有低表面能、耐高温的含硅透明疏水涂层。

考察了pH和热处理温度对涂层水接触角的影响，以傅里叶变换红外光谱仪对涂层进行了表征，用同步热分析仪对比研究硅溶胶和改性硅溶胶干燥后在空气中的热重−差热(TG-DTA)曲线。

结果表明，当MTMS与硅溶胶的质量比为9∶10，pH为3.0 ~ 3.5，热处理温度为180 °C时，改性硅溶胶涂层性能最好，其铅笔硬度大于6H，水接触角为98°，耐温性高达500 °C。

关键词：硅溶胶；硅烷偶联剂；改性；溶胶−凝胶；疏水；耐热性中图分类号：O627.41 文献标志码：A 文章编号：1004 – 227X (2021) 02 – 0151 – 05Preparation and hydrophobicity analysis of methyl-modified silica solLIU Feng, LI Chunyang, LI Guojun *(School of Materials Science and Engineering, Dalian Jiaotong University, Dalian 116028, China)Abstract: An alkaline silica sol was modified by sol–gel method with methyltrimethoxysilane (MTMS), and then used to form a transparent and hydrophobic coating with low surface energy and high temperature resistance on aluminum. The effects of pH and heat treatment temperature on water contact angle of the coating were examined, and the coating was characterized by Fourier-transform infrared spectrometer. The thermogravimetric and differential thermal analytical (TG-DTA) curves of unmodified and modified silica sols after being dried in air were studied using synchronous thermal analyzer. The results showed that the modified silica sol coating prepared at a MTMS-to-silica-sol mass ratio of 9:10 and pH 3.0-3.5 after being treated at 180 °C has the best performance: pencil hardness higher than 6H, water contact angle 98°, and heat resistance as high as 500 °C.Keywords: silica sol; silane coupling agent; modification; sol–gel; hydrophobicity; heat resistance自然界中存在许多疏水现象，最为著名的是“荷叶效应”。

硅氧烷改性硅溶胶复合涂膜的制备及其性能研究张晓辰;刘猛;范金福;王佳平;曹金康;李少香【摘要】采用溶胶?凝胶法以硅氧烷和硅溶胶制备了改性硅溶胶复合涂料,并将其喷涂在硅酸钙板表面.研究了硅氧烷种类、硅溶胶的pH、滴加顺序、反应温度、反应时间和原料配比对产物及其涂膜性能的影响.采用傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪和接触角测定仪对涂膜进行了表征.当选用甲基三乙氧基硅烷(MTES),调节硅溶胶pH为3～4,MTES与SiO2的质量比为6:1,在80°C下反应8 h时,所得复合涂料稳定,其涂膜表面光滑,铅笔硬度6H,附着力0级,水接触角81.0°,热稳定性良好.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2018(037)022【总页数】5页(P1034-1038)【关键词】硅溶胶;硅氧烷;溶胶−凝胶法;改性;硅酸钙板;复合涂料;耐热性;疏水性【作者】张晓辰;刘猛;范金福;王佳平;曹金康;李少香【作者单位】青岛科技大学环境与安全工程学院,山东青岛 266042;青岛科技大学环境与安全工程学院,山东青岛 266042;青岛科技大学环境与安全工程学院,山东青岛 266042;青岛科技大学环境与安全工程学院,山东青岛 266042;青岛科技大学环境与安全工程学院,山东青岛 266042;青岛科技大学环境与安全工程学院,山东青岛266042【正文语种】中文【中图分类】TQ630.7硅酸钙板是由钙质材料、硅质材料、增强纤维材料、助剂等按照一定比例混合，经过一系列工序制备而成的一种新型建筑和工业用板，属于不燃 A1级材料，具有耐潮湿、耐候、隔热保温以及隔音性能好，强度高，使用寿命长，不蛀，不易腐蚀等优点，是用于天花板、隔断的理想装饰板材，具有广阔的开发前景[1]。

但是其容易破损，需要一定的保护。

在硅酸钙板表面喷涂硅溶胶涂膜可以提高其耐热性、疏水性和力学性能。

硅溶胶又称为硅酸盐溶液，有相当大的比表面积，胶体颗粒小，黏度较低，有良好的分散性和渗透性[2]。

甲基三甲氧基硅烷改性工业硅溶胶的工艺及其机理【摘要】以有机硅氧烷和工业硅溶胶为主要原料，采用ｓｏｌ－ｇｅｌ方法获得了水性有机硅溶胶。

通过硅氧烷的选择、膜层性能检测以及ｐＨ值、水浴温度、改性时间等改性工艺的研究，获得ＭＴＭＳ改性硅溶胶的最佳工艺：ＭＭＴＭＳ／ＭＳｉＯ２为２∶１～４∶１；ｐＨ值３．５～５．５；水浴温度５０～７０℃；改性时间４０～１２０ｍｉｎ。

经ＦＴＩＲ分析和改性机理的探讨，表明ＭＴＭＳ水解生成的硅醇基团与硅溶胶粒子表面的羟基发生缩聚交联，屏蔽了硅溶胶内部的Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ键，对硅溶胶粒子进行了包覆改性。

１引言工业硅溶胶作为一种水性、无机粘结剂，广泛应用于涂料中提高膜层的理化性能。

但是，由于其在成膜过程中体积收缩大、干燥快，容易造成涂膜龟裂、流平性差等缺陷［１］,在涂料中的用量较少，不能够作为主要的成膜物质，使其无机粘结剂的性能优势受到限制。

应用中，硅溶胶常常与有机粘结剂复合使用或经过改性处理，如与丙烯酸酯、氟树脂等乳液混合，使两者的性能相互补充，研发有机－无机复合涂料［１－２］。

但是这种改性硅溶胶［３－６］中存在大量的有机组分，涂料在使用和成膜过程中存在高ＶＯＣ（ＶｏｌａｔｉｌｅＯｒｇａｎｉｃＣｏｍｐｏｕｎｄｓ），不环保；而且这种涂料涂层遇火易燃，一旦发生火灾，会释放有毒的气体和浓烟。

因此，结合我国涂料工业经济（Ｅｃｏｎｏｍｙ）、能源（Ｅｎｅｒｇｙ）、生态（Ｅｃｏｌｏｇｙ）和效率（Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）的４Ｅ要求，制备水性、低ＶＯＣ、无机不燃的涂料用于金属表面的装饰和防护［７］，具有较强的应用需求。

有机硅氧烷兼有无机和有机两种官能团，成膜时以Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ为主链，是一种有机－无机杂化高分子材料，用于涂层材料具有耐热、耐候等优良的理化性能［８］。

一些文献［９－１０］采用有机硅氧烷改性硅溶胶制备薄膜涂层，而硅溶胶是由硅酸乙酯的水解缩聚制备，且在改性过程中引入过多的有机组分；直接采用有机硅氧烷对工业硅溶胶进行改性，并制备水性涂料应用于金属表面的装饰和防护，文献报道较少［１１－１２］。

溶胶凝胶法制备甲基三甲氧基硅烷-γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷复合超疏水涂层向美苏;李非;张延宗【摘要】以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)混合物为前驱体,通过溶胶凝胶法制备了MTMS-KH560复合超疏水涂层,研究了成分配比、溶剂用量、陈化时间和干燥温度对涂层疏水性能的影响.利用扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱仪对复合超疏水涂层的形貌和表面化学性质进行了表征.结果表明:当V(KH560)∶V(MTMS)∶V(CH3OH)=1∶4∶50时,复合超疏水涂层的接触角达到153°,并且在100～250℃热处理温度范围内,涂层的疏水性能几乎保持不变.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2017(047)001【总页数】6页(P1-5,11)【关键词】硅烷偶联剂;超疏水;接触角;润湿性;溶胶凝胶法【作者】向美苏;李非;张延宗【作者单位】四川农业大学环境学院,环境生态工程系,成都611130;四川农业大学环境学院,环境生态工程系,成都611130;四川农业大学环境学院,环境生态工程系,成都611130;四川省农村环境保护工程技术中心,成都611130【正文语种】中文【中图分类】TQ630.4+3自然界许多植物或昆虫(如荷叶、水稻和水黾的腿等)与水的接触角大于150 ℃，展现出超疏水性，这种超疏水性源于其低表面能覆盖层和微纳米双重粗糙结构。

超疏水表面表现出的特殊的界面行为在生产、生活中具有广泛的应用前景[1]，如自清洁[2]、防覆冰[3-4]、流体减阻[5]等领域。

因此，近年来超疏水材料的研究和制备成为材料技术研究领域的热点。

基于仿生的概念，人工构筑超疏水表面的手段主要集中在微纳米双重结构的构建和低表面能物质的修饰，如溶胶凝胶法、气相沉积法、化学刻蚀法、电化学法、激光刻蚀法等[6]。

Long等[7]利用飞秒激光技术在铜表面制备了粘附性可转换的超疏水薄膜。

疏水改性硅溶胶防雾涂层的合成研究方永勤;薛博颂【摘要】A hydrophobic modified silica based antifogging coating was prepared by Stòber sol gel method, using tetraethoxysilane as raw material,organic phosphate and acetic acid as composite catalysts,MTMS modified monodispersed SiO2 as hydrophobic function material.The structures and properties of obtained coating were characterized by Fourier transformed infrared spectroscopy,scanning electron microscope, contact angle and light transmittance.The results showed that,when the weight r atio of composite acid was 1∶1,the adhesion level was 2,the pencil hardness was 5H,impact resistance was 27(±1)cm;when the dosage of modified SiO2 was 1.0%,the water contact angel of antifogging coating could be elevated from 5 7°to 1 1 9°.%采用Stöber法,以正硅酸乙酯为原料,有机磷酸酯PAM-200和乙酸为催化剂,甲基三甲氧基硅烷表面改性的二氧化硅纳米粒子为改性材料,制得疏水改性硅溶胶防雾涂层。