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纳米SiO2颗粒的尺寸效应、表面效应、体积效应使其在光、电、磁、催化等方面呈现出奇特的性能,有机/无机纳米复合材料兼具纳米粒子和聚合物的特性,克服了普通聚合物基体不耐摩擦、抗化学性能差的缺点,呈现出优异的机械性能、热稳定性能、抗腐蚀性能等,得到了研究者广泛的关注。但是,由于纳米颗粒比表面积大、比表面能高、表面活性也高,在分散的过程中纳米颗粒之间非常容易发生团聚、沉降,最终失去了纳米SiO2原有的特性,甚至对有机基体原有的性质造成损害。因此,常常需要对纳米SiO2颗粒的表面进行改性以增强其与聚合物基体的相容性。 本文首先以表面活性剂对SiO2颗粒进行物理改性。以烯丙基聚醚(APEG)、氯化亚砜(SOCl2)、十四烷基二甲基叔胺(DMA14)等为原料合成了一种新型的可聚合季铵盐表面活性剂PQAS,其收率约为86%。这种表面活性剂水溶液的临界胶束浓度CMC=4.47×10-3 mol/L,对应的表面张力γCMC=38.12 mN/m。在静电的相互作用下,PQAS可以物理包覆到SiO2颗粒的表面,当PQAS与SiO2的质量比为1∶1时,接枝量最大(2.70×10-2 mol/g)。论文中对改性颗粒(SiO2/PQAS)的分散性能进行了相关探讨,通过沉降试验以及紫外透光分析可以发现,SiO2/PQAS改性颗粒在不同极性的溶剂(甲醇、乙酸乙酯、甲苯、正己烷)中均能较好的分散。 本文还合成了一种亲疏水性可调的SiO2颗粒。先在碱催化下以正硅酸四乙酯(TEOS)、乙烯基三乙氧基硅烷(VTEOS)原位制备乙烯基二氧化硅(V-SiO2);然后以含氢硅油(PMHS)、烯丙基聚醚(APEG)为改性剂,在Karstedt催化剂的作用下,经由两步硅氢烷化反应逐步接枝到V-SiO2表面。通过对实验条件的探讨得到V-SiO2/PMHS/APEG合成的最佳工艺条件。由接触角分析可知,当m(PMHS)∶m(V-SiO2)=1∶1时,V-SiO2/PMHS杂化颗粒的疏水性最强(CA=157.76°);当m(V-SiO2)∶m(PMHS)∶m(APEG)=1∶1∶6.0时,V-SiO2/PMHS/APEG杂化颗粒具有适中的润湿性能(CA=89.20°)。由热重分析可知,PMHS和APEG的接枝量分别为5.76×10-5 mol/g、6.13×10-4 mol/g。亲疏水性适中的V-SiO2/PMHS/APEG杂化颗粒在乙醇和甲苯中都有较好的分散性,平均粒径245.5 nm左右。 以含氢硅油改性的SiO2颗粒(V-SiO2/PMHS)可以用来进行抛光砖防污。本论文将V-SiO2/PMHS疏水颗粒与甲基硅树脂复配,在二丁基二月桂酸锡的催化作用下,硅树脂能够在瓷砖表面固化成膜,V-SiO2/PMHS颗粒一方面能够堵住瓷砖的开孔,另一方面颗粒表面的疏水基团能够起到疏水作用,从而实现瓷砖的防污功能。以这种防污剂处理过的抛光砖能防纯蓝墨水200 min,并能够防止红、蓝油性笔的渗透。 以含氢硅油、烯丙基聚醚改性的亲疏水性适中的SiO2杂化颗粒(V-SiO2/PMHS/APEG)可以用来稳定油水体系,制备Pickering乳液。本文分别考察了固体颗粒的润湿性能、颗粒浓度、油水体积比、初始分散相的位置对乳液的影响。通过一系列的分析可以得出,当颗粒接触角为89°、颗粒浓度3%、油水体积比5∶5,且颗粒最初分散在水相中时可以制备得到较为稳定的Pickering乳液。