纳米SiO2表面改性及其分散性能研究

本 文 简 述 了 纳 米 ＳＯ 在 涂 料 中 的应 用 ， 点 介 ｉ， 重
绍了加入纳米 Ｓ ， ｉ 对涂料综合性能 的影响。 Ｏ
在建筑 涂料 中， 加入少 许纳米 Ｓ ， 以 明显提 ｉ 可 Ｏ
１ 纳米 ＳＯ２ ｉ 的特性及 形态
纳米 ＳＯ 是 一 种无 毒 、 色 、 污染 的无 机非 金 ｉ， 无 无
从 而 改 善基 体 分 散性 。
金 祝 年 ［ ＿ 用 纳 米 ＳＯ 改 进 外 墙 涂 料 的性 能 ， １应 ０ ｉ，
发现纳米 Ｓ ， 降低涂料的色差值 ， ｉ 能 Ｏ 提高耐老化性 。 王亚强等人 ＿ 着重研究 了纳米 ＳＯ 复合建筑涂料 的 １ ¨ ｉ， 稳定性 ， 最终发现 了纳米 ＳＯ 对稳定性 的影响 因素。 ｉ，
０ 引言
粒 径处 于 １ １０ｎ ～ ０ ｍ的微 粒 称 为 纳米 纳 米 Ｓ 子 为 蓬 松 粉 体 状 态 ，纯 度 可 达 ｉ 粒 Ｏ
９ ．％ 以上 。纳米 ＳＯ 的 Ｔ Ｍ（ 射 电镜 ） 片表 明： ９９ ｉ： Ｅ 透 照
纳米 Ｓ ， ｉ 俗称 “ Ｏ 超微 细 白炭黑 ” 是一种无定 形 的白 ，
的紫外光照射下 ， 其吸收率可 以达到７ ％以上＿ ； ０ １ 在波长 ４ ０ｎ ０ ｍ以 内的红外光照射下 ， 其反射率高达
７ ％以上 。 ０ 将纳米 ＳＯ 添加到涂料 中 ， 以起 到抗紫 ｉ， 可
外 光 和热 老 化作 用 ， 强涂 料 的隔 热性 。 增
不仅可以防雾与紫外线 ， 还适用于高层建筑等玻璃 。 纳米 二氧化硅在耐磨涂料 中的发 展趋 势大概归
热点和发展方向。
第７ 期
董
辉 ， ：纳米 ＳＯ 在涂料 中的应用研究 等 ｉ：

ｐ ｌｍｅａｉｎ ｗ ｓ ｉｖ ｓｉａｅ ． ｈ ｅａｉｎ ｏ ｅ ｇａｔ ｅ ｃ ｎ ａ ｅａ ｄ ｅ ｉｉｎ ｙ ｏ ＭＭＡ ｗ ｔ ｈ ｍｏ ｎ ｆｉｉ ａ ｏｙ ｒｔ ａ ｎ ｅ ｔ ｔｄ Ｔ ｅ ｒｌｔ ｆ ｈ ｒｆ ｐ ｒｅ ｔｇ ｎ ｆ ｃｅ ｃ ｆＰ ｏ ｇ ｏ ｔ ｆ ｉ ｔｅａ ｕ ｔ ｔ — ｈ ｏ ｎ ｉ ｔｒｗ ｒ ｌ ｔｄ ｅ ｏ ｅｅ ａｓ ｓｕ ｉｄ． ｏ
２． ｆｉ ｎ ｃ ｅ ｒ Ｈｅｅ Ｘｉｇ ｈ ｎＷｉ ｅ＆ Ｃ ｂｅＣ ． ａ ｌ ｏ ，ｈｄ ， Ｈｅｅ ２ ０ １ ，Ｃｈｎ ） ． ｆｉ ３ ０ １ ｉａ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｓ ｒａ ｅ ｔｅ ｔ ｎ ｆ ｎ ｎ － ｔｒ Ｓ Ｏ２ｍａ ｅ ｂ ｓｎ ｉ ｎ ｏ ｐ ｉｇ ａ ｅ ｔ ＫＨ一 ７ ｉ ｎｒ — ｓｒ ｃ ： ｅ ｕ ｆｃ ｒ ａｍｅ ｔ ｏ ａ ｏ ｍｅｅ ｉ ｄ ｙ ｕ ｉｇ ｓｌ ｅ ｃ ｕ ｌ ｇ ｎ ａ ｎ ５ ０ ｓ ｉｔｏ
在这 种立 体 网状结构 中分子 问作 用力 很强 。因此在 应 用过 程 中 ，采 用一 般 的直 接共混 方法 难 以获得 纳米 尺 度上 的均 匀分 散 以及纳 米 粒子 与高分 子材 料 间 良好 的
启 东精 细化 工二 厂 ；丙酮 ：合肥 工 业 大学 化工 厂 ；过
氧化 苯 甲酰 （Ｐ ） Ｂ Ｏ ：天 津市 福 晨化 学 试剂 厂 。
１ ２ 合成 与表 征 ． １２ １ 纳米 ＳＯ 的改 性 ．． ｉ， 称取 １ ０ｇ干燥 的纳米 ＳＯ 放 人 ５０ ｍ ｉ２ ０ Ｌ圆底 烧 瓶 中 ，然 后加 入 ２０ｍ ０ Ｌ乙 醇／ 为 １ ５的 乙 醇溶 液 ，超 水 ／
界 面粘 接 ，很 难均 匀分 散 在有 机 聚合 物 中 ，颗 粒 的纳 米效 应很难 发 挥 出来 。 因此 对纳 米粒 子 的表 面进行 处 理 ，以改 善纳 米粒 子与 高 分子基 体 的界面 相容 性及 其 在 高分子 基体 中的分散 性 ，是 实现 纳米粒 子对 高分 子

无机纳米颗粒分散机理引言无机纳米颗粒具有独特的物理和化学性质，使其在许多领域具有广泛的应用潜力。

然而，由于其高表面能和亲水性，无机纳米颗粒往往在溶液中难以均匀分散。

因此，研究无机纳米颗粒的分散机理对于实现其有效应用至关重要。

一、表面改性为了解决无机纳米颗粒难以分散的问题，研究人员通常采用表面改性的方法。

一种常见的表面改性方法是通过在纳米颗粒表面引入有机分子或聚合物。

这些有机分子或聚合物能够与纳米颗粒表面形成键合，从而改变纳米颗粒的表面性质，使其具有较好的分散性。

二、电荷屏蔽无机纳米颗粒在溶液中往往带有电荷，电荷之间的相互作用是导致纳米颗粒聚集的主要因素之一。

为了分散纳米颗粒，可以通过引入适当的离子或聚电解质来屏蔽纳米颗粒表面的电荷。

这些离子或聚电解质与纳米颗粒表面的电荷相互作用，形成电双层结构，从而减小纳米颗粒之间的静电吸引力，促进纳米颗粒的分散。

三、机械剪切机械剪切是一种常用的无机纳米颗粒分散方法。

通过将纳米颗粒悬浮液置于高速剪切设备中进行剪切处理，可以破坏纳米颗粒之间的聚集结构，使纳米颗粒均匀分散在溶液中。

机械剪切方法具有操作简单、分散效果好的优点，适用于大多数无机纳米颗粒的分散。

四、超声分散超声分散是一种常用的无机纳米颗粒分散技术。

通过将纳米颗粒悬浮液置于超声波震荡器中，利用声波的作用力将纳米颗粒聚集结构破坏，从而实现纳米颗粒的均匀分散。

超声分散方法具有分散效果好、操作简单的优点，适用于大多数无机纳米颗粒的分散。

五、溶剂选择无机纳米颗粒的溶剂选择对于其分散性具有重要影响。

一般来说，选择适当的溶剂可以改变纳米颗粒的溶解度和溶剂-颗粒相互作用力，从而实现纳米颗粒的均匀分散。

在选择溶剂时，需要考虑纳米颗粒的亲水性或疏水性以及溶剂的极性和分子结构等因素。

六、温度控制温度对无机纳米颗粒的分散性也有一定影响。

通常情况下，提高温度可以增加溶剂的扩散性和纳米颗粒的热运动能量，有利于纳米颗粒的分散。

然而，温度过高可能导致纳米颗粒的聚集，因此需要根据具体情况选择合适的温度条件。

ｔ ｅ Ｐ ／ ａ ｏ Ｓ （２ｃ ｍｐ ｓｔ ｓ Ｖａ ｔ ｄ ｅ ｙ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｒ ｐ ｒ ｉｓ ｉ ｅ ｅ ｔ ｌｓ ａ ｎ ｎ ａ ｏ ｉ ｔｙ （ Ｓ ｈ Ｐ ｎ ｎ ｉ ｏ ｏ ｉ Ｖ Ｓ ｓ ｕ ｉｄ ｂ ｃ ａ ｉａ ｐ ｏ ｅ ｔ ，ｄ ｆ ｒ ｎ ｉ ｃ ｎ ｉ ｇ ｃ ｌ ｒｍｅ ｒ Ｄ Ｃ）ａ ｄ ｓ ａ ｎ ｎ ｌｃ ） ｅ ｅ ｆ ａ ｎ ｃ ｎ ｉ ｇ ｅｅ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｓｉ ２ ａ ｐａ ｔｃｅ ｒ ａ ｅ ｔ ｕｒ ａ ｅ ｔ ｅ ｉｇ ａ ｎｔＫ Ｈ ５ ０ ｗ ｅ ｅｉ Ｏ ｎ ｎｏ ｒｉｌ ｓｔ ｅ ｔ ｄ ｗｉｈ ａ ｓ ｆｃ —ｒ ａｔｎ ｇｅ ６ ｒ ｎｖｅ ｔｇ ｔ ｄ ｂｙ ＢＥＴ ｎｄ ＦＴ— Ｒ． Ｔｈｅｒ ｓ ｌｓ ｓｉａｅ ａ Ｉ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏｗ ｈａ ｈｅ ｓ ｆｃ — ｒ ａ ｉ ｇ ａ ｅ ｏ ｆｅ ｏ Ｓｉ） ｎａ ｏｐａ ｔｃｅｓｈａ ｎ ｓ ｒ ｇｅ ｆｅ ｔ Ｔ ｈ ｉｒ ｔｕｃ ｕ ｅ ａ ｄ ｐｒ ｐｅ ｔｅ ｈ ｔ ｔｔ ｕｒａ ｅ ｔｅ ｔｎ ｇ ｎｔｍ ｄｉｉｄ ｔ （ ｎ ｒ ｉｌ ｓａ ｔｏｎ ｒｅ ｆ ｃ ． ｅ ｍ ｃ ｏｓ ｒ ｔ ｒ ｎ ｏ ｒｉ ｓｏｆ
Ｉｏｎ ｍ ｉｒ ｓ ｏｐ （ ｒ ｃ ｏ ｃ ｅ ＳＥＭ ） Ｔｈｅｒ ｓ ｔ ｎ ｃ ｔ ｄ ｔ ｔｔ ｅｃ ． ｅ ｕｌｓｉｄｉａ ｅ ｈａ ｈ ｏｍ ｐ ｉｅｗ ｉｈ ２ ｏｓｔ ｔ ｔ ｅ ｅ ｎｏ Ｓｉ） ｒ ａｔｄ ｎａ — （ ｈａ ｈｅｂｅ ｔｍ ｅ ｈａ ｃ ｌｐ ｏｐ ｒ ｉｓ ｄ ｔ ｓ ｃ ｎｉａ ｒ ｅ ｔｅ ．
Ｓ ｕ ｎ ｏｐ ｒ ｉｓ ｏｆＰｏ ｙ ｏ ｌ ｎｅ Ｆｉｌｄ ｗｉｈ Ｎ ａ － Ｏ２Ｍ ｏｄｉｉｄ ｂｙ Ｓｕｒ ａ ｅ ｔｅａ ｉ ｔ ｄｙ ｏ Ｐｒ ｅ ｔｅ ｌ ｐｒ ｐｙ ｅ ｌｅ ｔ ｎｏ Ｓｉ ｆｅ ｆ ｃ － ｒ ｔｎｇ Ａｇｅ ｎｔ

河北工业大学硕士学位论文第一章绪论1.1 引言自从进入90 年代以来，纳米材料研究的内涵不断扩大，领域逐渐拓宽，基础研究和应用研究取得了重要进展。

人们通过不懈的努力，以纳米材料为开端逐步衍生出纳米化学、纳米物理学、纳米电子学，纳米生物学等学科；派生出纳米技术、纳米工艺等新的技术，进一步推动了纳米材料的发展。

1.2 纳米材料综述1.2.1纳米材料的概念所谓纳米材料就是指在一维、二维或者三维的空间中始终处于1～100 nm 范围内的晶体或非晶体物质。

从材料的结构单元层次来说，纳米材料粒子既不同于微观原子或分子，又不同于宏观体相材料，它是介于宏观物质和微观原子、分子之间的特殊状态，具有宏观体相的元胞键合结构，同时具备块体所没有的崭新的物理化学性能。

纳米材料广义来说，是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度(1~100 nm) 限制的各种固体超细材料，故此按其维数可以划分为三类，即：（1）零维纳米材料：指空间中三维尺寸处于纳米尺度的材料，如纳米尺度颗粒、原子团簇、纳米点等。

（2）一维纳米材料：指空间中有二维尺寸处于纳米尺度的材料，如纳米线、纳米棒等。

（3）二维纳米材料：指空间中有一维尺寸处于纳米尺度的材料，如纳米薄膜等。

除此之外，还发现一种兼具一维和二维特征的新型准一维纳米结构-纳米带，为研究电子运输现象提供了理想的平台。

1.2.2 纳米材料的性质当粒子尺寸进入纳米量级(1~100 nm) 时，其本身具有表面效应、小尺寸效应、量子效应及宏观量子隧道效应，从而具有传统材料所不具备的物理、化学性能。

主要表现在具有极佳的力学性能, 如高强、高硬和良好的塑性及韧性；另外1二氧化锆纳米管的表面处理及性能研究纳米材料的表面积与体积比值很大，因此它具有相当高的化学活性，在催化、敏感和响应等性能方面显得尤为突出。

(1) 纳米材料的表面效应表面效应，是指纳米微粒的表面原子数与总原子数之比随着纳米微粒尺寸的减小而大幅度，粒子表面结合能随之增加，从而引起纳米微粒性质上变化的现象。

材　料　开　发　与　应　用2010年8月　文章编号:1003-1545(2010)04-0098-07纳米粒子表面改性研究万冰华,费敬银,高文娟(西北工业大学理学院,应用化学系,陕西西安　710072)摘　要:由于纳米粒子易团聚,对其进行表面改性是很必要的。

本文综述了纳米粒子表面改性的主要方法,介绍了国内外表面改性的一些实例,并对纳米粒子表面改性的一些新发展和应用前景作了说明。

关键词:纳米粒子;团聚;表面改性中图分类号:T B 34 文献标识码:A收稿日期:2010-03-08作者简介:万冰华,男,1985年生,西北工业大学材料学硕士研究生,研究方向:材料表面改性,电化学金属防腐蚀。

物质经微纳米化后,尤其是处于纳米状态时,其尺寸介于原子、分子与块状材料之间,故有人称之为物质的第四状态。

纳米粒子具有许多特殊的性质,人们对纳米材料的研究表现出极大的热情,先后合成出多种功能先进、性能突出的纳米及纳米复合材料,广泛应用于工农业及航空航天等尖端领域[1,2]。

纳米粒子粒度细、比表面积大、原子配位不足及高的表面能,使得这些表面原子具有很高的活性,极不稳定,易团聚[3]。

这种团聚的二次粒子难以发挥其纳米效应,使材料达不到理想的性能。

因此,为了提高纳米粒子在高聚物混合体系中的分散能力,增加纳米粒子与其他组分的结合力,需要对纳米粒子进行表面改性。

纳米粒子表面改性是指采用物理、化学等深加工处理的方法对纳米粒子的表面进行处理、修饰和加工,从而控制其内应力,增加纳米颗粒间的斥力,降低颗粒间的引力,使粒子的表面物理、化学性质(形貌、晶体结构、缺陷状态、应力状态、官能团表面能、表面疏水性、表面润湿性、表面电势、表面吸附和反应特性等)发生变化,有目的地改变纳米粒子表面的物理、化学性质,从而赋予纳米粒子新的功能、满足纳米粒子加工及应用需要的一门科学技术。

本文就纳米粒子团聚的原因、纳米粒子表面改性方法的应用以及今后的发展进行综述。

耐 老 化 性 能 测 试 ：选 取 已 干 燥 好 的涂 膜 ，在 １００￣Ｃ条件 下 ，连 续 有 氧老 化 ８ ｈ，观 察 涂膜 的表 观 现 象 。
扫 描 电镜测 试 ：选 取 已干 燥好 的涂 膜 ，真空 干 燥 、镀金 后 放在 日本 ＪＳＭ—Ｔ ３００型 扫描 电镜 （ＳＥＭ ） 下 观 察 试 样 的表 面形 貌 和 纳 米 ＳｉＯ２粒 子 在 涂 膜 表 面的分散 情况 。
誊ｊ誊赫 要：｜栗用玻璃砂蔫莲分教和移规制备方法，研究幼采 改性黍乙带殍办跨泠稃的 备 １ ≯誊 工茁务弹 分 析震 乙带弹和纳采爱 耐镣群 性能 的影 吻，茅采用扫描电锐分衍７徐料的微观结枸。 ｔ霉
ｌ ｌ结采袭钾 Ｉ咖１ 入射采 矿以赛 藩徐群的耐洗刷和挠老 化性 等。｜ ０｜｜ ｜｜｜一－ ｜｜一｜ ＝＿薯｜ 誊参 ≥簟善｜关键 坷 纳术 §力墙汾稃 麓 乒工４茁 ｌ， ｌ ｜毒誊 ≯ ｜ ｜ 。。｜｜｜＿ ｜ ｜ 誊 ｉ 薯｜ 雳分类号 ｚ ａ７ ｌ丈 弼 雾 芰ｊ喜 彷号：｜ ＤＤｌ９＿ ２ＤＤ ２毒Ｏ 一 ｜董 曩
通 常把 粒 径 介 于 １ １００ Ｆｌｎｌ之 间 的粒 子 称 为 纳 米粒子 ，由于其 粒径较小 ，表面结构发生 了改变 ， 而使 纳 米粒 子 具有 特殊 的性质 ¨’ 。利 用 纳米 粒 子 特 殊 的 结 构 特 点 ，可 赋 予 纳 米 复 合 涂料 优 异 的性 能 ，表 现 出这 种 复合 材 料 的优 越性 。原 位 分散 是 将 制备纳米粒子的前驱体 与聚合物混合 ，使纳米粒子 在生成过程中与聚合物均匀混合 ，这种方法可有效 阻止纳 米 粒子 在 聚合 物基 体 中 的团聚 ，其 分 散性 比 直接 分 散 法 要好 ’ ，溶 胶 一凝 胶法 是 原 位 制 备 纳 米复合材料 的一种 比较好的方法 ，利用一些高分子 可 形成 溶 胶 一凝 胶 的特 点 ，在 高分 子溶 液 中进 行 无 机物前驱体 的水解 ，可以合成纳米 复合材料 。但此 方 法 的制 备 工艺 复 杂 ，设 备 要 求较 高 ，难 以工 业 化 生 产 。

万方数据　万方数据第ｌｏ期束华东等表面修饰纳米二氧化硅及其与聚合物的作用条件，如一ＣＯＯＨ、一ＮｃＯ和一ＣＨｃＨ：０等，以保证修饰的稳定性。

Ｔａｎｇ等ｍ１和Ｄｉｎｇ等汹１在各自的工作中都用油酸修饰纳米ＳｉＯ：，修饰剂以稳定的化学键与纳米颗粒连接，同时油酸上带有的Ｃ—Ｃ又为ＳｉＯ：提供了表面功能化的基团。

此外，乙烯基吡啶协１、丙烯基缩水甘油醚ｍ１和对乙烯基苯磺酰肼Ⅲ１等用作纳米ｓｊ０２表面修饰剂的工作都有报道。

在我们以前的工作中，用六甲基二硅氮烷作为修饰剂合成了具有超强疏水性能的可分散型纳米ＳｉＯ：颗粒，涂层与水的接触角可达１７００，同时在有机溶剂中有良好的分散性，分散在ｃｏ，中溶液的透光率可达９７％以上旧Ｊ。

还有用乙二胺和硬脂酸对纳米ＳｉＯ：颗粒表面双重修饰，这是一种以离子键连接表面修饰剂和纳米颗粒的修饰方式，产物的粒径在２０ｎｍ左右ｍｏ。

此外，我们还利用不同的硅烷偶联剂合成了表面带有不同官能团的可反应性纳米ＳｉＯ，颗粒ｂ“。

目前，我们所开发的上述产品已经在本单位的纳米材料工程技术研究中心实现了规模化生产。

图３为生产的ＤＮＳ．２可分散型纳米ＳｉＯ，的透射电镜形貌，从图中可以看出纳米ＳｉＯ，颗粒粒径均匀，平均约２０ｎｍ，分散优良，以链状或网状存在。

图３ＤＮＳ－２可分散型纳米ｓｉ０２的ＴＥＭ形貌Ｆｉｇ．３ＴＥＭｉｍａｇｅｏｆｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓｉｂｌｅｎｌｌｌｌＯ—Ｓｉ０２２纳米ＳｉＯ：颗粒与聚合物基体的作用方式及其对材料性能的影响聚合物／ＳｉＯ：纳米复合材料能有效地综合利用纳米ｓｉ０２和聚合物材料的各项优越性能，使材料的功能多样化，性能优越化。

纳米ＳｉＯ，与聚合物基体的复合方法主要包括：机械共混法、熔融共混法、溶胶．凝胶法和原位分散聚合法等。

不同的复合方法各有其优点，适用于不同的材料，对纳米颗粒和基体材料的作用方式也有着不同的影响。

在聚合物／ＳｉＯ：纳米复合材料中，纳米颗粒与聚合物基体间作用力的形式和大小对材料的性能会产生较大的影响，提高二者间的作用力是提升材料性能的主要手段。

特 点 ， 因 而 具 有 反 应 活 性 … ，从 而 物 化 性 质 。 例 如 ：表 面 能 、 表 面 电 效 应 、 体 积 效 应 及 量 子 尺 寸 效 应
以 优 越 的 稳 定 性 、 补 强 性 、 增 稠 性 性 等 。 通 过 改 性 可 达 到 以 下 目 的 ： 等 。 用 热 力 学 表 示 ： 由 分 散 态 变 为
【关 键 词 】 二 氧 化 硅 ； 表 面 改 性 ； 改 性 方 法 ； 进 展
纳 米 Ｓ ｉ Ｏ ，是 无 定 型 白 色 粉 末 １．表 面 改 性 的 目 的
异 性 能 只 有 在 保 持 其 纳 米 级 时 才 尤
（指 团 聚 状 态 ），是 一 种 无 毒 ， 无 污
ห้องสมุดไป่ตู้
表 面 改 性 是 指 用 物 理 、 化 学 等 为 突 出 ， 但 由 于 纳 米 级 粒 径 很 小 ，
Ｇ 为 凝 聚 状 态 体 系 的 总 表 面 能
因 此 必 须 对 其 进 行 表 面 改 性 ， 目 的 提 高 其 附 加 值 。
Ｇ 为 分 散 状 态 体 系 的总 表 面 能
是 改 变 超 细 Ｓ ｉ Ｏ ，表 面 的 物 化 性 质 ，
纳 米 ＳｉＯ，作 为 一 种 新 型 无 机 功
双 层 胶 束 的 作 用 ， 可 以 把 单 体 包 溶 基 团 ，改 善 ＳｉＯ，粒 子 与 各 种 有 机 溶
ｒ 为 颗 粒 表 面 间 距 ；
在 胶 束 中 引 发 聚 合 ， 达 到 粒 子 的 表 剂及 聚合 物 基 体 之 间 的相 容 性 。 根
０；因此在条 件适 宜的情 况下 ，纳 米 把 单 体 吸 附 到 纳 米 离 子 表 面 ， 然 后 表 面 而 达 到 改 性 目 的 。

《温敏改性纳米SiO2复合物的制备及其在Pickering乳液中的应用》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展，纳米材料在各个领域的应用越来越广泛。

其中，纳米SiO2因其独特的物理化学性质，如高比表面积、优异的化学稳定性和良好的生物相容性等，已成为了纳米科技领域的研究热点。

本文重点研究了温敏改性纳米SiO2复合物的制备方法，并探讨其在Pickering乳液中的应用。

二、温敏改性纳米SiO2复合物的制备1. 材料与方法温敏改性纳米SiO2复合物的制备主要涉及材料的选择、表面改性及复合过程。

首先，选择合适的纳米SiO2为基础材料，然后通过表面接枝或包覆温敏性聚合物，如聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）等，实现温敏改性。

最后，通过适当的复合工艺，将改性后的纳米SiO2与其他添加剂进行复合，得到温敏改性纳米SiO2复合物。

2. 制备过程具体制备过程如下：首先，将纳米SiO2进行表面清洗和活化处理，以提高其表面活性。

然后，在纳米SiO2表面接枝或包覆温敏性聚合物，形成温敏改性层。

最后，将改性后的纳米SiO2与其他添加剂进行复合，得到温敏改性纳米SiO2复合物。

3. 制备结果与表征通过透射电镜、红外光谱、X射线衍射等手段对制备得到的温敏改性纳米SiO2复合物进行表征。

结果表明，温敏改性层成功接枝或包覆在纳米SiO2表面，且复合物具有良好的分散性和温敏性能。

三、Pickering乳液的制备及性能研究1. Pickering乳液的制备以温敏改性纳米SiO2复合物为稳定剂，采用适当的乳化方法制备Pickering乳液。

通过调整温敏改性纳米SiO2复合物的浓度、乳化温度等条件，得到稳定的Pickering乳液。

2. Pickering乳液的性能研究对制备得到的Pickering乳液进行性能研究，包括乳液的稳定性、粒径分布、粘度等。

结果表明，以温敏改性纳米SiO2复合物为稳定剂的Pickering乳液具有良好的稳定性、较小的粒径和适中的粘度。

硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅概述现代材料表面改性技术是一门由多种学科发展而来的技术组合，其发展经历了很长，很复杂的过程。

表面改性技术通过对基体材料表面采用化学的、物理的方法改变材料或工件表面的化学成分或组织结构以提高机器零件或材料性能。

它包括化学热处理（渗氮、渗碳、渗金属等）、表面涂层（低压等离子喷涂、低压电弧喷涂）、激光重熔复合等薄膜镀层（物理气相沉积、化学气相沉积等）和非金属涂层技术等。

这些用以强化零件或材料表面的技术，赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射、导电、导磁等各种新的特性，使原来在高速、高温、高压、重载、腐蚀介质环境下工作的零件提高了可靠性、延长了使用寿命，具有很大的经济意义和推广价值。

纳米粉体是能够通过表面处理的方法来获得或者保持其特有的纳米粒子的特性，这种表面处理方法工业上称为包膜处理或表面改性处理。

由于对纳米粉体的制造要求不同于常规无机粉体的制造要求，因此表面改性处理主要针对防止纳米粉体团聚，并帮助纳米粒子在应用体系中也以纳米形态存在，这个处理过程通常称为粉体改性处理，使用的表面处理剂称为有机改性剂。

粒子增韧改性聚合物和杂化材料的研究取得了显近年来，用无机纳米SiO2著效果。

由于纳米SiO具有表面界面效应，量子尺寸效应，宏观量子隧道效应和2特殊光、电特性，高磁阻现象以及其在高温下仍具有的高强、高韧、稳定性好等可广泛应用于各个领域，具有广阔的应用前景和巨大的商奇异特性，使纳米SiO2业价值。

但同时由于纳米SiO的粒径小、比表面积大、具有亲水基团(一OH)，表2面活性高，稳定性差，使得颗粒之间极易相互团聚在聚合物中不易分散，并且由表面亲水疏油在纳米效应引起的一系列优异特性会被减弱或消失。

同时由于SiO2有机介质中难以浸润和分散，直接填充到材料中，很难发挥其作用，为了避免此现象发生就需要在其颗粒表面进行接枝改性。

常用的改性剂有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、超分散剂等。

一、实验目的1）了解表面改性的目的、方法和基本原理。

气相二氧化硅在水中的分散一、引言气相二氧化硅（Silicon dioxide，SiO2）作为一种纳米材料，因其卓越的性能在众多领域得到广泛应用。

在水性体系中，气相二氧化硅的分散成为关键问题。

本文将探讨气相二氧化硅在水中的分散过程，以及如何提高其分散效果，以期为实际应用提供理论依据。

二、气相二氧化硅的特性1.颗粒尺寸气相二氧化硅颗粒尺寸一般在1-100nm范围内，具有较高的比表面积，可达到几百至几千平方米/克。

2.表面性质气相二氧化硅表面含有大量的羟基（-OH），使其具有较高的亲水性。

此外，其表面具有一定的活性，可与水分子发生相互作用。

3.亲水性气相二氧化硅具有较高的亲水性，能够在水中形成稳定的悬浮液。

然而，亲水性过强会导致颗粒间的相互作用增强，从而影响其在水中的分散。

三、气相二氧化硅在水中的分散过程1.分散机理气相二氧化硅在水中的分散主要依赖于以下机理：（1）吸附作用：气相二氧化硅颗粒表面吸附水分子，形成水化层，降低颗粒间的相互作用。

（2）静电排斥：颗粒表面带电，产生静电排斥力，使颗粒保持分散状态。

（3）布朗运动：颗粒在水中受到分子碰撞的作用，产生布朗运动，使颗粒保持分散状态。

2.影响因素（1）表面改性剂：选择合适的表面改性剂可改善气相二氧化硅颗粒的亲水性，降低颗粒间的相互作用。

（2）分散剂用量：适当增加分散剂用量，可提高颗粒间的分散稳定性。

（3）pH值：调整水溶液的pH值，可改变颗粒表面电荷，从而影响颗粒间的相互作用。

（4）超声波分散：采用超声波对气相二氧化硅进行分散，可有效降低颗粒团聚现象。

3.分散效果评估评估气相二氧化硅在水中的分散效果，主要从以下几个方面进行：（1）颗粒尺寸分布：采用激光粒度仪测定颗粒尺寸分布，评价分散效果。

（2）Zeta电位：测量颗粒表面的Zeta电位，评价颗粒间相互作用。

（3）悬浮稳定性：评估长时间内颗粒悬浮液的稳定性。

四、提高气相二氧化硅水中分散效果的方法1.选择合适的表面改性剂：根据实际应用需求，选择具有良好亲水性和分散性的表面改性剂。

， 选择
Ｋ Ｈ一５ ０和 Ｓ Ａ一 ６ Ｃ ３为偶联 剂对 纳米 ＳＯ 进 行表 面 ｉ
处 理 ， 改性 纳米 ＳＯ 用 于改 性 Ｃ 并 对 其 增 韧 机 将 ｉ Ｅ，
理进 行 了探讨 。
１ 实验 部分 １ １ 原材 料 ．
硅烷偶联剂加入到丙酮中 ， 乙酸调 ｐ 用 Ｈ值 ， 待硅烷 偶 联 剂水 解 后 ， 入 烘 干 的 纳 米 ＳＯ ， 用 超 声 波 加 ｉ 利
１ ２ 主 要 仪 器 ．
模具转入鼓风干燥箱 中， １０ １ 按 ２ ％／ ｈ＋１０ ／ ４ ￣ １ｈ Ｃ
＋１ ０Ｃ １ｈ＋１ ０Ｃ ４ ｈ的固化工 艺 进 行 固 化 ， ６ ￣／ ８ ￣／ 制
超 声 波清 洗 器 ： Ｑ 一３０ Ｅ 型 ， 山市 超 声 仪 Ｋ ０Ｄ 昆
器有 限公 司 ；
（） １ 纳米 ＳＯ 的表 面处 理 ｉ 纳 米 ＳＯ 表 面含 有 大 量 硅 氧残 键 ， 吸 收空 气 ｉ： 易
中的水 分 ， 浇 铸 体 性 能产 生不 利 影 响。 实验 前 将 对 纳米 ＳＯ 在烘 箱 中于 １０ ｉ： ２ ％下 烘 干 ４ｈ后 备 用 。将
纳米 Ｓ ｉ 对其它聚合物改性 的成功报道¨ Ｏ
摘要
利用纳米 ＳＯ 对氰酸 酯树脂 （ Ｅ 进行 改性 。结果表 明 ， 量的纳 米 ＳＯ 可提 高 Ｃ ／ ｉ Ｃ） 适 ｉ Ｅ 纳米 ＳＯ 复合材料 ｉ
的冲击强度 和 弯 曲强度 ； 选用 不 同分子 尺 寸的偶 联 剂 Ｋ 一 ６ Ｈ ５ ０和 Ｓ Ａ一 Ｃ ３对 纳 米 ＳＯ 进 行表 面处理 ， ｉ， 扫描 电镜 （ Ｅ 表 明， Ｓ Ｍ） 纳米 ＳＯ 经偶联 剂处理后 Ｃ ／ ｉ， Ｅ 纳米 ＳＯ 复合材料 的静 态力 学性 能、 态力学性 能都 得到 了不 同程度 的 ｉ 动

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。

纳米SiO 2改性PMMA的性能研究X贲信学(黑龙江中盟龙新化工有限公司,黑龙江安达　151400) 摘　要:讨论了纳米粒子SiO 2的加入对PMMA 的冲击强度,拉伸强度,光学性能,耐热性等一系列性能的影响。

结果表明纳米SiO 2的加入使复合材料的力学性能,热学性能都发生变化。

复合材料的冲击强度,拉伸强度随无机成分SiO 2含量的增加,呈下降趋势,而软化点温度则呈上升趋势。

关键词:纳米SiO 2;甲基丙烯酸甲酯(MMA );纳米复合材料;原位本体聚合法 中图分类号:T B383 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)04—0007—02 聚合物基纳米复合材料是近几年研究较多的纳米材料。

其中,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纳米复合材料的报道和研究倍受人们的关注。

PMMA 即有机玻璃,它是一种无定形聚合物,透明、耐光,具有较好的韧性、易于加工成型等优点,但耐热性、耐刻划能力差,因而限制了它的使用范围。

有机玻璃度在80～90℃以上便开始软化变形,这些缺陷限制了它的应用范围。

经普遍接枝、共聚等化学改性后得到的聚合物,通常只能单方面改善其某些性能,且改性后其自身性能会发生改变。

为克服这些不利方面,可利用纳米粒子对PMMA 进行改性。

改性后的复合材料的耐热性、机械强度和抗冲击性以及其它性能得到了很大的提高从而扩大了PMMA 的应用范围。

本文讨论了SiO 2纳米粒子的加入对PMMA 的冲击强度,拉伸强度,光学性能,耐热性等性能的影响。

重点是对纳米SiO 2的表面改性,而难点在于SiO 2纳米粒子在PMMA 中的分散是否均匀,及SiO 2纳米粒子与PMMA 的复合。

1　纳米粒子改性高分子材料的方法聚合物纳米复合材料综合了无机纳米粒子、聚合物材料的优良特性,具有良好的机械、光、电、磁等功能特性,在许多领域有广泛的应用前景。

聚合物纳米复合材料的制备方法与一般粉末填料改性聚合物材料的方法既有相同点,也有其特殊的一面。

纳米SiO2的表面结构及其疏水性化学修饰纳米SiO2作为一种被广泛应用的重要无机纳米填料，由于其吸水性较强、易于团聚，在基体树脂及有机相中相容性及分散性较差，影响了其应用性能及范围。

在简述其表面结构特点的基础上，介绍了疏水性化学修饰。

标签：纳米SiO2；疏水性；化学修饰纳米SiO2作为一种化学稳定和耐热的具有一般宏观粒子所不具备的特殊小尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面界面效应及光电性能的无机纳米填料，已在复合材料、功能材料、橡胶、塑料、涂料和粘合剂等诸多领域被广泛应用。

目前工业上主要采用干法的气相法[1]及湿法的水解沉淀法[2]，而湿法中还有溶胶—凝胶法及微乳液法[3，4]。

作为超细粉体，由于其表面极性较强，表面能较高，处于热力学非稳定状态，极易发生微粒团聚，难于分散，粒子表面所带有的大量硅羟基，总显示出极大的亲水疏油性，影响了其在基体树脂及有机相中的相容性及分散性，不但造成界面缺陷，材料性能下降，更不能显示纳米材料的固有特性，限制了其应用范围。

为此，必须对纳米SiO2表面进行疏水性改性。

目前主要有物理及化学2种改性途径，前者系经由疏水物包覆、涂覆及吸附等物理作用予以表面改性，而后者则主要通过酯化、偶联及接枝等反应进行化学修饰。

本研究拟在简要介绍纳米SiO2表面结构及特性基础上，就其疏水性化学修饰作一简要介绍。

1 纳米SiO2的表面结构纳米SiO2的晶体结构基本上是以硅原子为中心，氧原子为顶点所形成的不太规则的四面体结构，以SiO2为结构单元，4个顶点的氧原子与另一个四面体结构的顶点硅原子经共价键键连，形成一维、二维及三维的线状、链状及球状空间骨架点阵结构，且随不同的化学环境而变化。

由于单个纳米SiO2粒子具有极强的表面作用，相互间极易接触发生团聚而形成其二次结构，由十几纳米的粒子聚集及键连而成有数百纳米大小及一定强度的硬团聚体，其常借范德华力作用进一步聚集而成纳米级的软团聚体，前者不易破坏分散，而后者结构较疏松，可在强剪切力作用下被分散。

2.电路中含有互感的情况 设第k条、j条支路有耦合关系，编号时把它们相邻的编在一
起（设两个电流都为流入同名端）：
Uk Zk Iek j Mkj Iej USk Zk (Ik ISk ) j Mkj (I j ISj ) USk U j j M jk Iek Z j Iej USj j M jk (Ik ISk ) Z j (I j ISj ) USj
3.电路中含有受控源的情况
Ik Zk Iek +Udk－ －USk+
Uk Zk ( Ik ISk ) Udk USk
ISk
而 Udk rkj Iej rkj (I j ISj )
U k
这时含有受控源的支路阻抗 Z 为非对角阵，非对角线上
的元素是与受控电压源的控制系数有关的元素。因支路方程
Z1 Z2
Z1
μZ 2
μZ 2
Z1 Z1 Z3
0
0
0
Z5 Z6
I2 I3
U S1 U S1
I5 Z6 IS6
应用举例
例：13-3列出图示电路矩阵形式回路电流方程的复频域
表达式。L3
M
**
L5
3
R1 C2
uS4
uS5
24 5 1
解：⑴画出有向图，给支路编号，选树(1,4)。
Iek — 元件电流
Idk— 受控电流
.
Ik
.
I ek
Zk (Yk)
Idk .
U Sk
-+
.
I Sk
+
.
Uk
-
Yk (Z k ) — 支路的复导纳（阻抗）
USk — 独立电压源
ISk — 独立电流源