纳⽶SiO 2 是极具⼯业应⽤前景的纳⽶材料，它的应⽤领域⼗分⼴泛，⼏乎涉及到原所有应⽤SiO 2 粉体的⾏业。纳⽶⼆氧化硅的粒径⼩、⽐表⾯积⼤、⽣物相容性好，且具有纳⽶材料的表⾯界⾯效应、⼩尺⼨效应、量⼦尺⼨效应等优点。就作为填料⽽⾔，不改变⼯艺流程，⽽只是替代粗晶SiO 2 ，其制品的各项性能指标均会⼤幅提⾼，⽽纳⽶SiO 2的应⽤也远不⽌于此。 但是纳⽶⼆氧化硅表⾯能⾼，处于热⼒学⾮稳定状态，极易聚集成团，不易与有机物充分混合，同时⼆氧化硅表⾯亲⽔疏油，在有机介质中难于均匀分散，与有机基体之间结合⼒差，易造成界⾯缺陷，使复合材料性能降低。 图1 ⼆氧化硅纳⽶粒⼦⽰意图
要解决上述纳⽶⼆氧化硅的分散性和与有机基体的相容性问题，必须对其进⾏表⾯改性，减弱⼆氧化硅表⾯的极性，降低⼆氧化硅表⾯的能态，以提⾼纳⽶粒⼦与有机基体间的相容性。灭蚊机
纳⽶⼆氧化硅改性⽅法
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摄像机外壳热处理⽅法
热处理可以使纳⽶⼆氧化硅表⾯吸附⽔量降低，这是由于⾼温加热将促使以氢键缔合的连⽣硅羟基发⽣脱⽔反应形成稳定的键合，从⽽导致吸附⽔量降低。这种⽅法虽然经济、简便，但是通过热处理仍不能使纳⽶⼆氧化硅与有机物的结合效果得到很好的改善。因此，实际的热处理⼯艺通常是在200⼀400℃条件下添加含锌化合物进⾏热处理，或者是先使⽤硅烷和过渡⾦属离⼦对纳⽶⼆氧化硅处理后，再进⾏热处理。
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化学改性⽅法
纳⽶⼆氧化硅表⾯改性的化学⽅法可以分为⽆机物改性和有机物改性。⽆机物改性通常选⽤⼆氧化钛来包覆纳⽶⼆氧化硅，⽽⽤有机物改性则是纳⽶⼆氧化硅表⾯改性的主要⽅法，下⾯作重点介绍。
（1）偶联剂改性法
在纳⽶⼆氧化硅常⽤的偶联剂改性法中，硅烷偶联剂的应⽤最为⼴泛，其可与纳⽶⼆氧化硅表⾯的羟基缩合成硅氧键。
橡胶闸阀采⽤偶联剂对纳⽶⼆氧化硅进⾏表⾯改性时，偶联剂需要先⽔解，才能与纳⽶⼆氧化硅反应。⽽其⽔解产物会发⽣⾃缩合，对⽔解产物与⼆氧化硅表⾯羟基的反应造成阻碍，在⼀定程度上降低偶联的效能，使纳⽶⼆氧化硅的表⾯改性不完全。
（2）醇酯改性法
醇酯法是在⾼温⾼压条件下，采⽤脂肪醇与纳⽶⼆氧化硅表⾯的羟基反应，以达到改变⼆氧化硅表⾯润湿性的⽬的。
图2 与脂肪酸的化学反应
图3 与醇的化学反应
与硅烷偶联剂法相⽐，醇酯法的优点在于改性剂脂肪醇的价格较低廉，易于合成且结构容易控制。但改性效果受醇的烷基链长度的影响，且需要在⾼温⾼压下进⾏，对反应条件要求较⾼。
通过特定⽅式将聚合物接枝到纳⽶⼆氧化硅表⾯，可有效提⾼粒⼦的疏⽔性并改善其在纳⽶复合材料中的界⾯亲和性。接枝聚合物的长链结构可以与基体聚合物之间产⽣链缠结，使这种修饰更为均匀紧密，同时可根据需要选择不同的接枝单体及接枝条件，使改性更具多样性和可控性。
图4 表⾯接枝聚合物化学反应视频处理
聚合物接枝改性纳⽶⼆氧化硅根据接枝⽅式的不同可分为“Grafting to”和“Grafting from”。
“Grafting to”法⼀般是指将末端功能化聚合物共价连接到纳⽶⼆氧化硅表⾯。
“Grafting from”法则是利⽤纳⽶⼆氧化硅表⾯的⼤量羟基，先将可引发聚合的活性点，如阳离⼦、阴离⼦或⾃由基等引
“Grafting from”法则是利⽤纳⽶⼆氧化硅表⾯的⼤量羟基，先将可引发聚合的活性点，如阳离⼦、阴离⼦或⾃由基等引⼊纳⽶⼆氧化硅表⾯，再引发周围单体在粒⼦表⾯发⽣聚合，使聚合物长在纳⽶⼆氧化硅表⾯上。
“Grafting from”法以原位接枝预聚物链段引⼊聚合物，空间位阻并不会限制在活性引发位点上较⼩的单体分⼦的接枝增长，具有较⾼的接枝效率。但在与材料复合的过程中，纳⽶⼆氧化硅表⾯连接的长链⾼分⼦可能发⽣缠结⽽使相邻的⼆氧化硅再次团聚在⼀起，不利于其在聚合物基体中进⼀步分散。
（4）原位改性法
⼀般化学改性可有效降低纳⽶⼆氧化硅的团聚，但也存在纳⽶⼆氧化硅在改性前就团聚的问题。因此，可考虑在纳⽶⼆氧化硅的制备过程中完成改性以得到表⾯功能化的⼆氧化硅粒⼦。
黄芬等⼈采⽤溶胶-凝胶法原位⽣成有机硅改性的纳⽶⼆氧化硅粒⼦，并结合环氧聚酯制备了TH1178-2耐电晕⽆溶剂绝缘漆，与直接掺杂纳⽶⼆氧化硅改性相⽐，原位⽣成的改性纳⽶⼆氧化硅粒⼦分散更为均匀，⽆明显团聚现象出现，所制备的耐电晕漆的耐电晕性能、电⽓性能和⼒学性能等均更为优良。
纳⽶SiO 2 的应⽤
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在陶瓷⽅⾯的应⽤
研究者们在陶瓷制品中添加适量的纳⽶SiO 2 ，不但⼤⼤降低了陶瓷制品的脆性，⽽且使其韧性提⾼⼏倍甚⾄⼏⼗倍，光洁度亦明显提⾼，还使陶瓷在较低温度下烧制，从⽽使陶瓷制品档次提⾼数级。
缩管加工2
在塑料领域中的应⽤
常规SiO 2 作为补强剂添加到塑料中，可提⾼塑料的使⽤性能，⽽纳⽶SiO 2 的作⽤不仅是补强，它还具有许多新的性能，这主要是利⽤纳⽶SiO 2 透光、粒度⼩，可以使塑料变得更加致密。在聚苯⼄烯塑料薄膜中添加纳⽶SiO 2，可以提⾼其透明度、强度、韧性，⽽且防⽔性能和抗⽼化性能也有相应提⾼。纳⽶SiO 2 改性聚氯⼄烯防⽔卷材，其性能指标均达到或超过三元⼄丙橡胶防⽔卷材。
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在橡胶领域中的应⽤
纳⽶SiO 2 添加的新型橡胶不但具有优越的⼒学特性，同时还可以根据需要设计具有特殊性的新型橡胶。这种新型材料中的纳⽶SiO 2 不仅具有补强的作⽤，⽽且具有常规橡胶不具备的⼀些功能特性。另外，还可利⽤纳⽶SiO 2 改性轮胎侧⾯胶⽣产彩⾊轮胎。
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在涂料中的应⽤气吹
纳⽶SiO 2 具有极强的紫外和红外反射特性。因此，它添加到涂料中能对涂料形成屏蔽作⽤，从⽽达到抗紫外⽼化和热⽼化的⽬的，同时，增加了涂料的隔热性。另外，纳⽶SiO 2 还具有三维⽹状结构，拥有庞⼤的⽐表⾯积，表现出极⼤的活性，能在涂料⼲燥时形成⽹状结构，不仅增加了涂料的强度和光洁度，⽽且还能保持涂料的颜⾊长期不变。
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在纺织领域中的应⽤
以纳⽶SiO 2 和纳⽶TiO 2 的适当配⽐⽽成的复合粉体是抗紫外辐射纤维的重要添加剂，将纳⽶SiO 2 和纳⽶TiO 2 混⼊化学纤维中，得到的化学纤维具有除臭及净化空⽓的功能。
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在其他⽅⾯的应⽤
在农业中，应⽤纳⽶SiO 2 制作农业种⼦处理剂，可使蔬菜（⽢蓝、西红柿、黄⽠）棉花、⽟⽶、⼩麦提⾼产量，提前成熟期。此外，纳⽶SiO 2 具有⾼的表⾯能和吸附性质，有良好的稳定性及⽣物亲
和性，可作为新型传感器。利⽤纳⽶SiO 2 改性的防晒霜对紫外光的屏蔽达99%，已完全替代了防晒品中以往使⽤的有机紫外光吸收剂。
另外，在电⼦组装材料、密封胶、粘结剂、功能纤维、催化剂和催化剂载体、⽊材及环保吸附等⽅⾯也都有着重要的应⽤。
参考⽂献
刘俊渤等. 纳⽶⼆氧化硅的开发与应⽤
陈博等.纳⽶⼆氧化硅表⾯改性研究进展
芳明.纳⽶⼆氧化硅的制备、表⾯改性和应⽤前景
张密林等.纳⽶⼆氧化硅的制备、改性与应⽤研究进展
张欣萌.纳⽶⼆氧化硅表⾯改性
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