表面修饰纳米二氧化硅及其与聚合物的作用

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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。
全自动电脑针织机图3DNS-2可分散型纳米si02的TEM形貌
Fig.3TEMimageofthedispersiblenllllO—Si02
2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。而在该复合材料中,这种作用方式也存在不同的几种。
2.1物理吸附作用
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交流汇流箱纳米SiO:颗粒的比表面积很大,具有很强的吸附性,这使得纳米颗粒可以将部分聚合物链吸附到纳米颗粒表面而起到物理交联点的作用。这种作用可以有效提高材料的机械性能和热稳定性。物理吸附作用在未经修饰的纳米sio:颗粒和聚合物基体之间表现得比较明显。
Zheng等D21对PET/SiO:纳米复合材料热分解过程的研究表明:纳米si02对有机物基体的吸附作用,可以有效降低产品的挥发性,使复合材料表现出高的热稳定性、高的残余物炭含
量和大的活化能。Ruend等[331在研究纳米Si02对丁苯橡胶的改性作用时发现随填料比表面积的增加,材料的机械性能提升、玻璃化温度升高。这些性能的改善正是由于大的比表面积所提供的吸附作用使纳米颗粒与基体材料间的作用力更强。Xia等m1在其工作中也提到由于多孑LSiO:比表面积更大、吸附能力更强使聚苯胺/SiO:纳米复合材料性能更优异。但是这种物理吸附作用力较弱,容易被破坏,不能实现对复合材料的同步增强与增韧。
2.2氢键作用方式交通警示柱
纳米SiO:表面羟基可以与聚合物材料中的某些合适的基团形成氢键,这也是纳米si02颗粒与聚合物基体材料结合的一种方式。Gun’ko等口副提出这种纳米颗粒与聚合物基体间的氢键作用可以降低纳米SiO:颗粒本身间的相互作用,减少团聚提高分散性。这种氢键作用方式可以发生在纳米SiO,与许多聚合物基体材料之间,在纳米SiO:增强的聚酰胺、聚酯、不饱和树脂、聚苯胺、液晶高分子等复合材料中都发现了该类氢键的存在‘妒柏]。氢键的存在增强了纳米颗粒和聚合物基体之间的结合力,对提高复合材料的机械性能、抗氧化性能起到一定的作用。
2.3共价键结合方式
常规的复合材料很难使填料与基体之间形成共价键,可当填料尺寸达到纳米级以后,这种共价键将
模组网会变得容易形成。形成的新共价键键能很高,不易 万方数据
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