纳米二氧化硅的分散与表面改性

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纳米SiO2颗粒是一种无毒、无味、无污染的新型无机功能粉体材料,由于其优异的性能而引起了人们的高度重视。二氧化硅颗粒粒径小,表面具有极强的活性,且表面亲水疏油,呈强极性,在有机介质中难于均匀分散,极易形成团聚体,极大地限制了其应用。因此,对纳米SiO2进行表面改性,成为了纳米SiO2能否得到广泛应用的关键所在。本文首先采用改进工艺条件的溶胶-凝胶法制备纳米SiO2颗粒,研究了R值(R=[H2O]/[TEOS])、氨水浓度、TEOS浓度、温度对纳米SiO2颗粒粒径的影响,并用TEM对颗粒形貌、粒径进行了表征。结果表明,随着R值、氨水浓度和TEOS浓度的增大,SiO2粒径增大;随着反应温度的增加,SiO2粒径降低。其次,利用聚乙二醇(M=400、600)和二元羧酸(癸二酸、月桂二酸)在浓硫酸条件下发生醇酸缩聚反应制得了两亲性聚酯。然后利用1HNMR、FT-IR、GPC对聚酯的分子结构、分子量进行了分析表征和测定。采用芘荧光探针技术和TEM分别对cmc浓度、胶束形态进行了测定,结果表明:两亲性聚酯的cmc值比普通小分子表面活性剂的低36个数量级,具有较高的表面活性。当聚酯中PEG链段长一定时,cmc浓度随疏水基碳原子数增多而降低,而疏水基相同时,PEG链段增长,cmc浓度稍有升高。胶束在水中呈现出球状,多数胶束的粒径在100150nm左右。最后,首次用两亲性聚酯对纳米SiO2颗粒进行表面吸附改性。并用FT-IR、TG、TEM对改性前后的纳米SiO2的结构、分散性进行了表征。结果表明,两亲性聚酯与纳米SiO2表面羟基通过氢键结合而形成吸附层,改性后的纳米SiO2在甲苯中具有良好的分散性。
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