纳米TiO2的分散及表面改性的研究综述1-4

史建新１，徐惠１，张艳君２，陈金妹１

（１．兰州理工大学石油化工学院，甘肃兰州

７３００５０；２．兰州石油化工公司，甘肃兰州７３００６０）

摘要：概述了用物理和化学方法对纳米ＴｉＯ２粒子表面进行改性，讨论了反应机理．有机物改性是改善纳米ＴｉＯ２颗粒表面的

润湿性和分散性，无机物改性是为了提高纳米ＴｉＯ２颗粒的耐久性和化学稳定性，降低粒子的表面能，提高粒子与有机相的亲和力和应用性或赋予新功能满足新材料、新技术发展和新产品开发的需要．文中所用的改性剂和改性工艺可供其他纳米颗粒的改性借鉴．

关键词：纳米ＴｉＯ２；分散性；表面改性；机理

中图分类号：ＴＢ３８３文献标识码：Ａ文章编号：１００４－０４３９（２００７）０１－０００５－０５

纳米TiO ２的分散及表面改性的研究综述

ＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎａｎｄｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｎａｎｏｍｅｔｅｒＴｉＯ２

ＳＨＩＪｉａｎ－ｘｉｎ１，ＸＵＨｕｉ１，ＺＨＡＮＧＹａｎ－ｊｕｎ２，ＣＨＥＮＪｉｎ－ｍｅｉ１

（１．Ｃｏｌｌ．Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ；

２．ＬａｎｚｈｏｕＰｅｔｒｏｃｈｅｍ．Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００６０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：

ＮａｎｏｍｅｔｅｒＴｉＯ２ｐａｒｔｉｃｌｅｓｗｅｒｅｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｅｄｐｈｙｓｉｃａｌｌｙａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ，ａｎｄｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎ

ｍｅｃｈａｎｉｓｍｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈｏｒｇ．ｍａｔｔｅｒｓｗａｓｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｄｉｓｐｅｒｓｉｂｉｌｉ－ｔｙｏｆｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ａｎｄｔｈａｔｗｉｔｈｍｉｎｅｒａｌｏｎｅｓｗａｓｆｏｒｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｄｕｒａｂｉｌｉｔｙａｎｄｃｈｅｍ．ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．，ｌｏｗｅｒｉｎｇｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｅｎｅｒｇｙ，ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｏｒｇａｎｏｐｈｉｌｉｃｉｔｙａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｏｒｇｉｖｉｎｇｎｅｗｆｕｎｃｔｉｏｎｓｔｏｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｓｏｔｈａｔｔｈｅｙｃｏｕｌｄｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎｅｗｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏ－ｇｉｅｓａｎｄｎｅｗｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｔｈｅｍｏｄｉｆｉｅｒａｎｄｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｕｓｅｄｂｙｔｈｅａｕｔｈｏｒｓｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄａｓｒｅｆｅｒｅｎｃｅｗｈｅｎｍｏｄｉｆｙｉｎｇｏｔｈｅｒｎａｎｏｍｅｔｅｒｐａｒｔｉｃｌｅｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎａｎｏｍｅｔｅｒＴｉＯ２；ｄｉｓｐｅｒｓｉｂｉｌｉｔｙ；ｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｍｅｃｈａｎｉｓｍ

收稿日期：２００６－０４－１４

作者简介：史建新（１９８０－），男，陕西延安人，在读硕士，主要从事纳米复合粒子的研究工作．

纳米表面改性通常是指用物理、化学、机械等方法对纳米粉体材料进行处理，改变粉体材料表面的物理化学性质，如表面组成、

结构、官能团、表面能、表面湿润性、电性、光性、吸附和反应特性等，满足现代新材料、新工艺和新技术发展的要求．纳米级ＴｉＯ２粒子的粒径很小、表面能高，容易发生团聚形成二次粒子，故无法显示其令人满意的面积效应、体积效应及量子尺寸效应等．改善和提高纳米粉体的分散性及在复合材料中的相容性，优化其表面或界面性能是纳米ＴｉＯ２能否得到广泛应用的关键．本文讨论了所涉及的不同改性方法和多种改性剂以及相应的改性机理．

１纳米ＴｉＯ２的结构性能

纳米ＴｉＯ２由晶体组元和界面组元构成．晶体组元由所有晶粒中的Ｔｉ和Ｏ原子组成，原子都严格位于晶格位置上，界面组元由处于各晶粒之间的界面原子组成．无论是锐钛型还是金红石型，其Ｔｉ—Ｏ键的距离都很小且不等长．锐钛型为１．９３７×１０－１０ｍ和１．９４６×１０－１０

ｍ，金红石型为１．９４４×１０－１０ｍ和１．９８８×１０－１０ｍ．Ｔｉ—Ｏ的

不平衡使其极性很强，表面吸附的水因极化而发生解离，易形成羟基．ＴｉＯ２颗粒的比表面积越大，表面羟基数量越多．随处理温度的升高，ＴｉＯ２的比表面积和表面羟基的量迅速下降．［１］羟基的存在可提高ＴｉＯ２作为吸附剂及各种载体的极性，为表面改性提供方便．尽管ＴｉＯ２本性是亲水憎油的，但因其表面不可避免地吸附着数量相当多的空气、水和其他杂质，又会降低其在水性

印染助剂

ＴＥＸＴＩＬＥＡＵＸＩＬＩＡＲＩＥＳ

Ｖｏｌ．２４Ｎｏ．１Ｊａｎ．２００７

第２４卷第１期２００７年１月

印染助剂２４卷

介质中的分散性．因此，为了获得良好的分散，即使在水性介质中，也要对ＴｉＯ２进行改性．理想ＴｉＯ２纳米粒子的表面官能团如图１所示．

２纳米ＴｉＯ２表面改性的方法及其原理

纳米ＴｉＯ２表面改性方法可分为湿法、干法及干－湿结合法．改性工艺分为有机改性和无机改性．改性原理可分为物理法、化学法和复合法等．

２．１粒子的润湿及分散原理

润湿是分散的必要条件，但润湿性好并不一定意味着分散性好，例如：二氧化钛很易被水润湿，但在水中却易发生凝聚．由于颗粒间作用力的存在，ＴｉＯ２在极性液体中会产生电位为ζ的双电层．表面电荷的建立对颗粒分散的影响很大．ζ电位越高，抗絮凝本领越大，分散越稳定．反之，因某种原因使斥力下降不足以克服范德华力时会发生絮凝．［２］

润湿接触角是润湿性的主要判据，固体物料在水中的润湿接触角越大，疏水性就越好．［３］因此，如果用有机表面改性剂对无机填料进行改性，改性剂在表面包覆越完全，无机填料在水中的润湿接触角越大，无机填料的表面能越低，越容易分散．

２．２物理法分散纳米ＴｉＯ２

２．２．１超声波

目前超声波分散机理普遍被认为与空化作用有关，空化作用可产生局部的高温高压，并且产生巨大的冲击力和微射流，纳米粉体在其作用下，表面能被削弱，从而有效地防止颗粒的团聚使之充分分散．超声分散用于超细纳米粉体悬浮液虽可获得理想的分散效果，但能耗大，大规模使用成本太高，因此，目前仅限于在实验室使用，随着超声技术的发展，相信能逐渐应用在工业生产中．

２．２．２机械

机械分散是借助外界剪切力或撞击力等机械能使纳米粒子在介质中充分分散的一种方法．机械分散法有研磨、普通球磨、振动球磨、机械搅拌等．尽管球磨是最常用的一种分散超细粉体的方法，但其最大的缺点是在研磨过程中，球与料之间的撞击、研磨，使其本身被磨损，磨损的杂质将对浆料的纯度及性能产生影响．另外，球磨还是一个复杂的物理化学过程，可大大提高粉末的表面能，增加晶格的不完整性，形成表面无定形层．［４］

２．３化学法分散纳米ＴｉＯ２

２．３．１有机表面改性

有机表面改性是指利用有机物分子中的官能团在颗粒表面的吸附或发生化学反应，对颗粒表面进行包覆，使颗粒表面产生新的功能层．由于纳米ＴｉＯ２粒子表面存在一定数量的羟基，这使有机高分子极易在其表面吸附并为接枝聚合和醇化提供场所．有机分子包覆在粒子表面，其在溶剂中展开的碳链会阻止纳米颗粒的相互靠近，以达到分散的效果．还可以根据所需改变其表面性能，由亲水憎油性改为亲油憎水性，能使纳米粒子与有机相相容，从而使颗粒在有机相中达到较好的分散效果．有机表面改性可分为表面活性剂处理、偶联剂处理及聚合物包覆处理等．２．３．１．１表面活性剂处理

（１）阴离子表面活性剂．ＭａｒｋＡ等研究聚丙烯酸钠在ＴｉＯ２涂料表面吸附时发现，有机物的吸附不仅增加Ｚｅｔａ电位来获得稳定性，还因吸附层的存在使颗粒和聚合物融为一体，起到空间位阻的作用．［５］谈定生等首先用十二烷基苯磺酸钠（ＤＢＳ）对纳米ＴｉＯ２进行预处理，然后以此为核制得了ＴｉＯ２－ＰＭＭＡ聚合物粒子．研究表明，ＤＢＳ与纳米ＴｉＯ２表面的羟基发生反应，最终靠氧桥结合在ＴｉＯ２粒子表面．［６］

（２）阳离子表面活性剂的亲水基团带正电荷，受静电引力的作用，阳离子表面活性剂在基质表面形成了亲水基团朝内、非极性基团朝外的排列．用各种烷醇胺类处理ＴｉＯ２，可显著改进其在水性体系中的分散性能．三乙醇胺可用来提高ＴｉＯ２水浆料的稳定性，若与邻苯硫酰亚胺配合使用，效果会进一步提高．

（３）非离子型表面活性剂的亲油基由含活泼氢的疏水化合物提供，亲水基由含有能与水生成氢键的醚基、自由羟基的低分子化合物如多元醇提供．非离子表面活性剂胶团数量大，增溶作用强，主要分为聚乙二醇型（含有各种憎水基，如高级醇、脂肪酸和脂肪酸酯等）、多元醇型（甘油和山梨醇等）．［７］徐存英、段云彪等研究了硬脂酸对纳米ＴｉＯ

２陶瓷粉体的表面改性作

６

１期Ｎａ２ＳｉＯ３＋Ｈ２ＳＯ４＋（ｎ－１）Ｈ２Ｏ→ＳｉＯ２?ｎＨ２Ｏ↓＋Ｎａ２ＳＯ４

（３）

用以及它对粉体极性和流动性的影响．试验结果表明，硬脂酸中的羧基与纳米ＴｉＯ２颗粒表面的羟基发生了酯化反应，并在其表面形成单分子膜．［８］李小娥、邓红等以月桂酸作改性剂研究了纳米ＴｉＯ２的改性机理和改性条件．结果表明，纳米ＴｉＯ２用月桂酸改性后亲油性大大提高．［９］

２．３．１．２偶联剂

在改性前用偶联剂对纳米粒子进行预处理，有利于有机聚合物在其表面结合．ＹａｍａｈｏｔｏＭ等合成了一种硅烷偶联剂并接枝在ＴｉＯ２表面，使二氧化钛很好地在有机溶液（对硅烷偶联剂有亲合力）中分散．通过接枝处理，颗粒的表面特性很容易得到改变．［１０］林玉兰等在三元包覆ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３薄膜的基础上，分别用钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、三乙醇胺和季戊四醇对纳米ＴｉＯ２表面进行有机改性，结果表明，不同改性剂和颗粒表面存在不同程度的化学键作用，并且表现出不同的疏水性．［１１］Ｄｅｇｕｓｓａ公司采用带氨基的硅烷偶联剂对纳米

ＴｉＯ２进行处理后，其粉体在亲水介质中有良好的分散

性．［１２］李国辉等用偶联剂钛酸丁酯对纳米ＴｉＯ２颗粒进行预处理后，再用ＰＭＭＡ（聚甲基丙烯酸甲酯）聚合改性．钛酸丁酯与ＴｉＯ２表面的羟基反应，在二氧化钛表面生成交联反应物，ＰＭＭＡ均匀包覆在纳米ＴｉＯ２表面．［１３］ＲｏｎｇＹ等用硅烷偶联剂（ＫＨ－５７０）接枝纳米ＴｉＯ２，得到一种接枝率较高的复合粒子，可进一步聚合高分子．［１４］偶联剂在纳米ＴｉＯ２表面的作用过程如式（１）所示：

硅烷偶联剂用量与偶联剂品种及填料的比表面积有关，假设为单分子层吸附，可以按照式（２）计算：

式（２）中：ｍ为填料质量，ｇ；Ｓ为填料的比表面积，ｍ２／ｇ；Ｓ′为硅烷偶联剂最小包覆面积，ｍ２／ｇ．

对纳米ＴｉＯ２还可以用机械力法进行复合改性，通常将粒径比较大的母粒子与小粒径的子粒子按一定比例混合，子粒子易受静电作用吸附在母粒子表面；而后用搅拌磨或气流冲击处理使子粒子固定于母粒子表面．［１５］也有人以喷雾干燥法制备ＴｉＯ２包覆颗粒．［１６］毋伟等使用球磨力学法成功地在纳米ＴｉＯ２表面进行了聚苯乙烯固相接枝改性．［１７］Ｒａｊｈ等用维生素Ｃ修饰

ＴｉＯ２粉体表面使吸收谱产生１．６ｅＶ的红移，提高了颗

粒表面的电荷－空穴分离能力．［１８］

２．３．２ＴｉＯ２纳米粒子有机表面改性的原理

在ＴｉＯ２－介质体系中加入表面活性剂的作用是降低ＴｉＯ２－介质界面张力，使介质容易取代吸附在ＴｉＯ２表面的气体和水，完成良好的铺展与附着，起润湿作用．同时，介质能更快地渗入疏松而多孔的絮凝体起渗透作用．随着ＴｉＯ２絮凝体的不断解体，颗粒逐渐运动到介质的各部分，依靠表面活性剂提供的抗絮凝作用，最终形成均匀而稳定的悬浮体［１９］，它不会重新过度絮凝，更不会沉淀成硬实的二氧化钛团饼，产生沉淀和结块．图（１）中ＴｉＯ２表面的特殊结构是有几种羟基联接，可对其进行改性．在整个润湿与分散过程中，必须加入外功以提供能量克服絮凝功，这是通常的研磨过程．经表面处理后具有良好分散性能的二氧化钛可以减少必需的外功，制得分散良好的体系，充分发挥ＴｉＯ２的颜料性能，获得理想的色相，提高光泽与不透明性．

２．３．３无机表面改性

２．３．３．１

纳米颗粒的无机表面改性就是将无机化合

物或金属通过一定的手段在其表面沉积，形成包覆膜，或者形成核－壳复合颗粒，改善表面性能．ＴｉＯ２无机表面改性又可分为ＳｉＯ２包覆、Ａｌ２Ｏ３包覆、混合包覆与二次包覆．

纳米ＴｉＯ２是性能最好的一种白色颜料，对光散射强、着色力高、遮盖力大、白度好．但也有其明显的缺点，长期暴露在阳光和空气中短时间内就可出现失光、变色、粉化等现象．用无机物改性可显著提高其抗粉化性和保色性．如溶液条件控制得当，无机化合物在纳米ＴｉＯ２上沉积成膜而不是自身成核是完全可行的．

纳米ＴｉＯ２颗粒表面沉积ＳｉＯ２包覆膜的原理为：

ＴｉＯ２均匀分散在水中，控制加入的硅酸钠和酸量，使生成硅溶胶，初期形成的活性硅酸溶胶被ＴｉＯ２的羟基吸附，形成Ｔｉ—Ｏ—Ｓｉ键；而后形成的硅酸分子与键合在表面的硅酸发生缩合反应，形成致密膜，随时间延长，最终形成包覆膜．［２０］反应式如式（３）所示：

李凤生、杨毅等用在水玻璃溶液中沉淀纳米ＴｉＯ２

粒子的方法制备出多孔ＳｉＯ２纳米膜包覆单个ＴｉＯ２晶粒的纳米复合粒子，灭菌效果明显，这与ＴｉＯ２纳米晶粒表面所包覆的多孔ＳｉＯ２纳米膜有很大关系．［２１］

纳米ＴｉＯ２颗粒表面沉积Ａｌ２Ｏ３包覆膜的原理为：

ＴｉＯ２均匀分散在水中，控制加入可溶性铝盐Ａｌ２（ＳＯ４）３

的量，在搅拌下用碱中和至ｐＨ９￣１０，使铝在ＴｉＯ２颗

硅烷偶联剂用量＝

ｍ×Ｓ

Ｓ′

（２）

史建新等：纳米ＴｉＯ

２的分散及表面改性的研究综述

７

印染助剂２４卷

粒表面以Ａｌ（ＯＨ）３沉淀析出，包覆的Ａｌ２Ｏ３有５０％￣７０％是以ＡｌＯ（ＯＨ）的形式存在，其余以无定形水凝胶的形式存在．［２２］反应式如式（４）所示：

纳米ＴｉＯ２常用的包覆物除了ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３外，还有ＳｎＯ２、ＺｎＯ及ＺｒＯ２等．［２３，２４］通过表面改性，可使纳米粒子的某些表面性质介于改性物与被改性物之间．然而单独改性对纳米ＴｉＯ２的性能提高有限．为获得优良的综合性能，人们试着用多种包覆剂对纳米粒子进行改性，例如ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３、ＳｎＯ２－ＺｒＯ２－ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３等混合包覆与二次包覆，包覆层的厚度通过调节被包覆颗粒的大小、反应时间、浆料用量以及表面活性剂的用量来控制．［２５－２８］混合包覆是指在同一种酸性或碱性条件下，用中和法将２种以上的包覆剂沉淀到纳米ＴｉＯ２表面．二次包覆是在相同条件下沉积１种以上的包覆剂，然后在此条件或另加条件下，二次沉积１种以上包覆剂．纳米ＴｉＯ２的无机化合物包覆改性通常都用液相法，需经干燥、煅烧和粉碎等多道程序处理，工艺繁琐复杂．为简化工艺参数，人们进行了气体工艺研究，如化学气相沉积法，［２９，３０］但它只是一种间断式包覆．之后，人们用ＴｉＣｌ４和Ｏ２在气相条件下合成ＴｉＯ２，再将ＴｉＯ２气凝胶送入管式炉气凝胶反应器，并用氧化铝、二氧化硅或二者的混合物进行表面改性，通过调节反应温度和添加包覆剂来控制包覆膜厚度和均匀性．［３１］该法的包覆机理为：金属氧化物化学气相沉积在纳米ＴｉＯ２颗粒表面，彼此间发生气相化学反应，生成氧化物ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３或ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３；氧化物经烧结紧密结合在一起．这种方法需在高温下气相合成，实际成本较高．

无机表面改性纳米ＴｉＯ２还可用金属单质，通常这种改性可提高纳米ＴｉＯ２某些性能或赋予它特定功能．用化学沉积法制备Ｃｕ包覆纳米ＴｉＯ２颗粒的超细金属／陶瓷附和粉末，使其具有以纯铜层为壳层、多个纳米ＴｉＯ２粒子为核的结构，有类似于金属铜的优良导电性和很高的催化性能．而在ＴｉＯ２的透明溶胶中，通过电火花放电或化学沉积可得到具有优异光催化性能的Ａｇ－ＴｉＯ２纳米复合粒子．［３２－３５］同样，在纳米ＴｉＯ２表面用共沉淀法引进某些阳离子掺杂表面改性，也可大大提高其光解能力以及光电转化率．［３６－３８］

炭粉包覆纳米粉体已成为纳米粉体表面改性的另一种特殊方法．Ｔｓｕｍｕｒａ等将ＴｉＯ２粉体与聚乙烯醇混合，经７００￣１１００℃加热，得到了炭粉包覆的ＴｉＯ２颗粒，提高了ＴｉＯ２粉体对降解物的吸附能力，也避免了ＴｉＯ２颗粒与高分子粘结剂直接接触而引起的降解．［３９］此外，有时还可添加钛、锆、锌、锑、锡和锰等的水合氧化物来包膜改性．［４０］

２．３．３．２ＴｉＯ２表面无机包覆形成机理

普遍认同的ＴｉＯ２表面无机包覆机理有３种：（１）库仑静电引力机理．该机理认为包覆剂带有与基体表面相反的电荷，靠库仑引力使包覆剂颗粒吸附到被包覆颗粒表面．片状云母粉表面包覆ＴｉＯ２可用库仑静电引力机理来解释，ＴｉＯ２的等电点为２．７，ｐＨ＜２．７时Ｚｅｔａ电位ξ＞０，而云母在ｐＨ＞１时ξ＜０，ｐＨ在１￣２．７之间．ＴｉＯ２和云母带有相反的电荷，靠库仑引力使云母粉吸附到ＴｉＯ２表面形成包覆层，但是两者吸附后具有相同的电荷，按照这种机理，膜的进一步生长没有更好的解释；（２）过饱和度机理．结晶学认为，在某一ｐＨ下，有异相物质存在时，溶液超过它的饱和度，将会有大量晶核出现，沉积到异相颗粒表面，晶体析出的量低于无异物时的量．原因是在非均相体系的晶体成核与生长过程中，新相在已有的固相上形成并生长，体系表面自由能的增加量小于自身成核体系表面自由能的增加量，所以，分子在异相界面的成核与生长优先于在体系中的均相成核．溶胶用量较低时，溶胶分子成核于ＴｉＯ２表面以降低体系自由能．生成的新相优先形成在相同基底上，随后形成的无机物分子将优先在已部分包覆ＴｉＯ２的表面继续成核、生长，有利于成膜包覆；（３）硅酸盐机理认为，通过化学反应使基体和被包覆物之间形成牢固的化学键，这点与ＴｉＯ２有机包覆机理很相似．在硅酸盐表面，水合羟基通过羟桥聚合，生成氢氧化物包覆层，由于在包覆层与基体之间形成了化学键，从而生成了致密的包覆层．与前２种机理相比，其包覆层与基体结合牢固，不易脱落．［４１］

另外，一些研究者通过研究ＳｉＯ２包覆ＴｉＯ２颗粒机理，提出了溶胶－吸附－凝胶－成膜机理．其过程先是一个快速的溶胶物理吸附，然后是一个缓慢的成膜阶段，最后硅凝胶依靠库仑力和异相成核优先于均相成核，ＳｉＯ２以羟基形式牢固地键合在ＴｉＯ２表面，它不是一种单纯的物理包覆，而是一种化学键合．因此，该理论可认为是上述３种机理的结合．

３结语

目前，纳米ＴｉＯ２的应用领域正在进一步扩展，尤其作为一种有效降解污染物的光催化剂在环境保护中有着重要的作用．

建议今后ＴｉＯ２表面处理的研究重点：（１）选择合适的改性剂，拓宽纳米ＴｉＯ２光吸收波长范围，利用各种

Ａｌ２（ＳＯ４）３＋６ＮａＯＨ＋（ｎ－３）Ｈ２Ｏ→Ａｌ２Ｏ３?ｎＨ２Ｏ↓＋３Ｎａ２ＳＯ４（４）８

１期

手段，充分发挥纳米ＴｉＯ２的光催化特性；（２）目前对包覆化学原理的研究还不深入，大多数研究结果仅依据表征作出定性判断，其理论依据不充分．因此，今后的研究重点应在理论方面有所突破．

参考文献：

［１］李晓娥，祖庸，王训，等．改性纳米ＴｉＯ２光化学活性研究［Ｊ］．涂料工业，２０００（２）：３－５．

［２］朱步瑶，赵国玺．表面活性剂（一）［Ｊ］．日用化学工业，１９９６（１）：３６－３７．［３］郑永林．粉体表面改性［Ｍ］．北京：中国建材工业出版社，２００３．８－９．［４］高濂，孙静，刘阳桥．纳米粉体的分散及表面改性［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００３．１４５－１４８．

［５］ＢａｎａｓｈＭＡ，ＣｒｏｌｌＳＧ．Ａｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｓｔｕｄｙｏｆｐｏｌｙｍｅｒｉｃｄｉｓｐｅｒｓａｎｔａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｎｔｏｏｘｉｄｅ－ｃｏｔｅｄｔｉｔａｎｉａｐｉｇｍｅｎｔｓ［Ｊ］．ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＯｒｇａｎｉｃＣ－ｏａｔｉｎｇｓ，１９９９，３５（４）：３７－４４．

［６］谈定生，严年喜，施亚钧．无机粉体的聚合物胶囊化过程研究［Ｊ］．高分子材料科学与工程，１９９９，１５（６）：１０２－１０９．

［７］ＴｅｒｗｉｌｌｉｇｅｒＣＤ，ＣｈｉａｎｇＹＭ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ－ａｎｄｐｈｙｓｉ－ｃａｌｌｙ－ｄｅｒｉｖｅｄｎａｎｏｐｈａｓｅｔｉｔａｎｉｕｍｄｉｏｘｉｄｅ［Ｊ］．ＮａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，１９９３，２（１）：３７－４５．

［８］徐存英，段云彪，张鹏翔，等．纳米二氧化钛的表面改性研究［Ｊ］．云南化工，２０００，２７（５）：６－７．

［９］李小娥，邓红，张粉艳，等．透明超细二氧化钛的制备［Ｊ］．无机盐工业，２０００（５）：５－６．

［１０］ＹａｍａｈｏｔｏＭ，ＯｈａｔａＭ．Ｎｅｗｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒｓｉｌａｎｅｃｏｕｐｌｉｎｇａｇｅｎｔｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｌｉｖｉｎｇａｎｉｏｎｉｃｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ；ｇｒａｆｔｉｎｇｏｆｔｈｅｓｅｐｏｌｙ－ｍｅｒｓｏｎｔｏｉｎｏｒｇａｎｉｃｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄｍｅｔａｌｓ［Ｊ］．ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＯｒｇａｎｉｃＣｏａ－

ｔｉｎｇ，１９９６，２７（４）：２７７－２８５．

［１１］林玉兰，王亭杰，覃操，等．硅铝氧化物二元包覆钛白粉颗粒的有机改性［Ｊ］．高等学校化学学报，２０００，２２（１）：１０４－１０８．

［１２］ＤｉｅｔｅｒＫ，ＪｕｅｒｇｅｎＭ．Ｓｕｒｆａｃｅ－ｍｏｄｉｆｉｅｄｐｙｒｏｇｅｎｉｃｔｉｔａｎｉｕｍｄｉｏｘｉｄｅ，ｕｓｅｄｉｎｃｏｓｍｅｔｉｃｅ．ｇ．ｓｕｎ－ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｇｅｎｔｓ，ｉｓｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈａｍｍｏｎｉ－ｕｍ－ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｓｉｌａｎｅ［Ｐ］．德国专利：ＤＥ１９９２９８４５，２００１－０９－１３．［１３］李国辉，李春忠，吕志敏．纳米氧化钛颗粒表面处理及表征［Ｊ］．华东理工大学学报，２０００，２６（６）：６３９－６４１．

［１４］ＲｏｎｇＹ，ＣｈｅｎＨＺ，ＷｕＧ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｉ－ｔａｎｉｕｍｄｉｏｘｉｄｅｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ／ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｖｉａｒａｄｉｃａｌｐｏｌｙ－ｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＰｈｙｓｉｃｓ，２００５，９１（３）：３７０－３７４．［１５］谷元．粉体表面改性技术及其应用［Ｊ］．化工进展，１９９４（ｌ）：３３－３６．［１６］ＫｅｌｌｅｒＮＢ，ＢｅｒｒａｎｄＧ，ＦｉｌｉａｔｒｅＣ，ｅｔａｌ．Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｐｌａｓｍａ－ｓｐｒａｙｅｄｔｉｔａｎｉａｃｏａｔｉｎｇｓｄｅｐｏｓｉｔｅｄｆｒｏｍｓｐｒａｙｄｒｉｅｄｐｏｗｄｅｒ［Ｊ］．ＳｕｒｆａｃｅａｎｄＣｏａｔｉｎｇｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００３，１６８（３）：２８１－２９０．

［１７］毋伟，陈建锋，卢寿慈．力学法钛白聚苯乙烯固相接枝改性机理研究［Ｊ］．高分子材料科学与工程，２００２，１８（３）：３０－３６．

［１８］ＲａｊｈＴ，ＳｋｕｂａｌＬＲ，ＭｅｓｈｋｏｖＮＫ，ｅｔａｌ．Ｔｈｕｒｎａｕｅｒ．Ｃａｄｍｉｕｍｒｅｍｏｖａｌｆｒｏｍｗａｔｅｒｕｓｉｎｇｔｈｉｏｌａｃｔｉｃａｃｉｄ－ｍｏｄｉｆｉｅｄｔｉｔａｎｉｕｍｄｉｏｘｉｄｅｎａｎｏｐａｒ－ｔｉｃｌｅｓ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，２００２，１４８（３）：３９３－３９７．

［１９］陈小斌，程虎民，马季铭．表面活性剂对ＴｉＯ２水悬浮体稳定及流变性质的影响［Ｊ］．高等学校化学学报，１９９８（３）：４５７－４５９．

［２０］覃操，王亭杰，金涌．液相沉积法制备ＴｉＯ２颗粒表面包覆ＳｉＯ２

的纳米膜［Ｊ］．物理化学学报，２００２，１８（１０）：８８４－８９２．

［２１］李凤生，杨毅，邓国栋，等．纳米ＴｉＯ２／ＳｉＯ２复合食品抗菌材料［Ｊ］．中国粉体技术，２００１，７（５）：２１－２３．

［２２］郑水林．粉体表面改性［Ｍ］．北京：中国建材工业出版社，１９９５．１２－１３．

［２３］施利毅，李春忠，古宏晨，等．ＳｎＯ２－ＴｉＯ２复合颗粒的形态结构及其催化活性［Ｊ］．化学物理学报，２０００，１３（３）：３３６－３４６．

［２４］赵旭，杨少凤，赵敬哲，等．氧化锌包覆超细二氧化钛的制备及其紫外屏蔽性能［Ｊ］．高等学校化学学报，２０００，２０（１１）：１６１７－１６２６．［２５］崔爱莉，王亭杰，金涌．ＴｉＯ２表面包覆ＳｉＯ２和Ａｌ２Ｏ３的机理和结构分析［Ｊ］．高等学校化学学报，１９９８，１９（１１）：１７２７－１７３０．

［２６］ＡｋｊｒａＮ．Ｐｉｇｍｅｎｔｆｏｒｆｏｒｍｉｎｇｕｌｔｒａｃｉｏｌｅｔ－ｓｃｒｅｅｎｉｎｇｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｆｉｌｍｅｘ－ｃｅｌｌｅｎｔｉｎｄｉｓｃｏｌｓｃｅｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ［Ｐ］．日本专利：ＪＰ７３１６４５７，１９９５－０３－１３．

［２７］ＨｏｌｇａｄｏＭ，ＣｉｎｔａｓＡ，ＩｂｉｓａｔｅＭ，ｅｔａｌ．Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｒｒａｙｓｆｏｒｍ－ｅｄｂｙｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅＴｉＯ２ｃｏａｔｅｄｏｎＳｉＯ２ｓｐｈｅｒｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｌｌｏｉｄａｎｄＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅ，２０００，２２９（１）：６－１１．

［２８］ＦｕＸＡ，ＱｕｔｕｂｕｄｄｉｎＳ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｉｔａｎｉａｎａ－ｎｏｃｏａｔｉｎｇｏｎｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅｓｉｌｉｃａｐａｒｔｉｃｌｅｓ［Ｊ］．ＣｏｌｌｏｉｄｓａｎｄＳｕｒｆａｃｅｓＡ：ＰｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡｓｐｅｃｔｓ，２００１，１８６（３）：２４５－２５０．［２９］ＨｕｎｇＣＨ，ＫａｔｚＪＬ．Ｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｍｉｘｅｄｏｘｉｄｅｐｏｗｄｅｒｓｉｎｆｌａｍｅｓ：ｐａｒｔＩ．ＴｉＯ２－ＳｉＯ２［Ｊ］．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．，１９９２，７（４）：１８６１－１８７５．

［３０］ＨｕｎｇＣＨ，ＫａｔｚＪＬ，ＭｉｇｎｅｌＰＦ．Ｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｍｉｘｅｄｏｘｉｄｅｐｏｗｄｅｒｓｉｎｆｌａｍｅｓ：ｐａｒｔＩＩ．ＴｉＯ２－ＳｉＯ２［Ｊ］．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．，１９９２，７（４）：１８７０－１８８６．

［３１］Ｐｏｗｅｌｌ，Ｑ．Ｇａｓ－ｐｈａｓｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｃｏａｔｉｎｇｏｆｔｉｔａｎｉａｉｎｔｕｂｕｌａｒＨｏｔ－ｗａｌｌｒｅａｃｔｏｒｓ［Ｄ］．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＮｅｗＭｅｘｉｃｏ，１９９５－０４－１０．

［３２］徐丽娜，岳增全，沈浩瀛，等．Ｃｕ／ＴｉＯ２超细复合粉末材料的制备与表征［Ｊ］．材料导报，２００２，１６（７）：６８－７６．

［３３］ＢｏｌｌｕｚｚｉＦ，ＣｈｉｏｒｉｎｏＡ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ａｎｄａｃｔｉｖｉｔｙｏｆＣｕ／ＴｉＯ２ｃａｔａｌｙｓｔｓ１．ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｎｔｈｅｄｉｓ－ｐｅｒｓｉｏｎｏｆｃｏｐｐｅｒｉｎＣｕ／ＴｉＯ２［Ｊ］．Ｃａｔａｌ．，１９９７，１６５（４）：１２９－１３７．

［３４］陈耀祖，刘宏杰，刘方新，等．溶液电火花法制备Ａｇ－ＴｉＯ２的纳米级复相超细粉及其光学性质［Ｊ］．化学物理学报，１９９９，１２（２）：２２９－２３８．［３５］ＶｅｒｏｎｉａＶ，ＲｏｓｅＡ，ＢｅｙｄｏｕｎＤ．Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｉｃｓｉｎｗａｔｅｒｕｓｉｎｇｐｕｒｅａｎｄｓｉｌｖｅｒ－ｍｏｄｉｆｉｅｄｔｉｔａｎｉｕｍｄｉｏｘｉｄｅｐａｒｔｉｃｌｅｓ［Ｊ］．Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍ．Ｐｈｏｔｏｂｉｏｌ．，２００２，１４８（３）：２３３－２４５．

［３６］ＭｏｏｍＪ，ＴａｋａｇｉＨ．ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＳｂ－ｄｏｐｅｄＴｉＯ２ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．，２００１，３６（２）：９４９－９６０．

［３７］ＲａｊｈＴ，ＰｏｌｕｅｋｔｏｖＯ．Ｓｐｉｎｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｉｎｅａｒｌｙｓｔａｇｅｓｏｆｐｈｏｔｏｉｎｄｕｃｅｄｃｈａｒｇｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｉｎｓｕｒｆａｃｅ－ｍｏｄｉｆｉｅｄＴｉＯ２ｎａｎｏｐｒｔｉ－

ｃｌｅｓＣｈｅｍ［Ｊ］．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，２００１，３４４（２）：３１－４５．

［３８］ＲａｊｈＴ，ＮｅｄｅｌｊｋｏｖｉｃＪ，ＣｈｅｎＬＸ．Ｓｕｒｆａｃｅｃｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆｓｉｌｉｃａｃｏａｔｉｎｇｓｏｆｔｉｔａｎｉａ［Ｊ］．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ，１９９７，１０３（４）：３５１５－３５２６．

［３９］ＴｓｕｍｕｒａＴ，ＫｏｊｉｔａｎｉＮ，ＩｚｕｍｉＩ，ｅｔａｌ．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｂｅｔｗｅｅｎｐｈｏｔｏａｃｔｉｖｅａｎａｔａｓｅ－ｔｙｐｅＴｉＯ２ａｎｄａｄｓｏｒｐｔｉｖｅｃａｒｂｏｎ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＳｕｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅ．，２００２，１９６（４）：４２９－４３６．

［４０］唐振宁．钛白粉的生产与环境治理［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２０００．５－６．

［４１］郑永林．粉体表面改性［Ｍ］．北京：中国建材工业出版社，２００３．１８６－１８８．

史建新等：纳米ＴｉＯ２的分散及表面改性的研究综述９

纳米二氧化硅表面改性及其 补强天然胶乳研究

万方数据

万方数据

万方数据

纳米二氧化硅表面改性及其补强天然胶乳研究 作者：邱权芳， 彭政， 罗勇悦， 李永振， Qiu Quanfang， Peng Zheng， Luo Yongyue， Li Yongzhen 作者单位： 刊名： 广东化工 英文刊名：GUANGDONG CHEMICAL INDUSTRY 年，卷(期)：2009，36(11) 被引用次数：0次 相似文献(10条) 1.期刊论文邱权芳.彭政.罗勇悦.李永振.Qiu Quanfang.Peng Zheng.Luo Yongyue.Li Yongzhen"胶乳共混法"制备天然橡胶/二氧化硅纳米复合材料及其性能-广东化工2009,36(4) 采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)改性纳米二氧化硅(SiO2),然后通过乳液聚合接枝上聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),再将其与甲基丙烯酸甲酯(MMA)改性的天然胶乳,通过胶乳共混法制备天然橡胶/二氧化硅纳米复合材料,结果显示,纳米二氧化硅表面接枝上了PMMA,二氧化硅在橡胶基体中分散良好,粒径在60～100 nm之间,得到的胶膜力学性能有很大的提高. 2.期刊论文魏福庆.李志君.殷茜.邵月君.段宏义.Wei Fuqing.Li Zhijun.Yin Qian.Shao Yuejun.Duan Hongyi纳米SiO2对天然橡胶/聚丙烯共混型热塑性弹性体的改性-合成橡胶工业2006,29(3) 在双辊电热式塑炼机上采用动态硫化法制备了天然橡胶/聚丙烯共混型热塑性弹性体(NR/PP TPV).考察了纳米SiO2的加入顺序及其用量对NR/PP TPV力学性能的影响,研究了纳米SiO2填充改性TPV的耐溶剂性能和耐热变形性能,并用扫描电镜(SEM)观察了其两相结构和断面形貌.结果表明,纳米SiO2先与NR混炼均匀,再加入小料和硫黄所得的NR母炼胶与PP制备的TPV力学性能较好,且最佳的纳米SiO2加入量为3份;纳米SiO2改性的NR/PP TPV具有良好的耐溶剂性能和耐热变形性能;纳米SiO2提高了NR与PP相间结合强度. 3.期刊论文李志君.魏福庆.LI Zhijun.WEI Fuqing接枝和交联对纳米SiO2改性NR/PP共混型热塑弹性体的影响-高分子学报2006(1) 动态硫化制备纳米二氧化硅(SiO2)改性天然橡胶/聚丙烯共混型热塑性弹性体(NR/PP TPE).研究了马来酸酐/苯乙烯/过氧化二异丙苯(MAH/St/DCP)多单体"就地"熔融接枝、交联对TPE力学性能、耐溶剂性能和耐热变形性能的影响,并用SEM分析了TPE的断面形貌.结果表明:纳米SiO2和MAH/St/DCP的最佳质量分数分别为0.03和0.0375/0.0188/0.00375时,MAH/St/DCP接枝、交联改性NR/PP/纳米SiO2 TPE的力学性能、耐溶剂性能和耐热变形性能最佳 .MAH/St/DCP"就地"接枝、交联通过细化交联NR分散相、改善交联NR分散的均匀性和增加两相之间的共交联,使NR与PP两相界面结合强度明显提高,NR/PP TPE的综合性能得到明显的改善. 4.期刊论文郑辉林.李志君.赵红磊.胡树.ZHENG Hui-lin.LI Zhi-jun.ZHAO Hong-lei.HU Shu NR-g-(GMA-co-St)与nano-SiO2协同增强增韧PVC的研究-弹性体2009,19(2) 研究了甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)/苯乙烯(St)多单体熔融接枝天然橡胶(NR)[NR-g-(GMA-co-St)]与nano-SiO2协同增强增韧PVC的力学性能,并通过SEM、TG-DTG表征了改性PVC的相结构及耐热分解性能.结果表明,当NR-g-(GMA-co-St)和nano-SiO2的质量分数分别为5%和3%时,相界面的结合强度明显提高,达到较好的协同增强增韧效果;与未改性PVC相比,增强增韧PVC的缺口冲击强度和断裂拉伸强度分别提高了78.9%和50.5%,并且具有较好的耐热分解性能. 5.期刊论文李志君.魏福庆NR-g-(MAH-co-St)对纳米SiO2改性NR/PP共混型热塑性弹性体的影响-弹性体 2004,14(6) 研究了马来酸酐/苯乙烯(MAH/St)多单体熔融接枝NR[NR-g-(MAH-co-St)]对纳米SiO2改性天然橡胶/聚丙烯动态硫化共混型热塑性弹性体(NR/PP TPV)力学性能的影响;采用SEM分析了TPV的断面形貌.结果表明:纳米SiO2的质量分数为0.03时,NR-g-(MAH-co-St)通过改善纳米SiO2分散的均匀性和细化交联NR分散相,使NR与PP两相的相容性得到明显改善,两相界面结合强度明显提高,NR/PP/纳米SiO2 TPV的力学性能提高. 6.会议论文鹿海华.刘岚.罗远芳.贾德民胶粉中原位生成SiO2及其在天然胶的应用研究2007 通过溶胶-凝胶法在胶粉中原位生成纳米SiO2网络,利用傅立叶变换红外(FTIR)、热重分析(TGA)等技术,证实了溶胶-凝胶反应中在胶粉表面过渡层中原位生成了约3%～5%wt的-O-Si-O-类似SiO2的网络结构；改性胶粉表现出更好的热稳定性,失重5%对应的温度提高了72.4℃.将50份改性胶粉添加到天然橡胶(NR)中,考察了反应前驱体及有机硅氧烷用量等对NR/改性胶粉复合材料性能的影响。研究发现,NR/改性胶粉复合材料仍具有较好的力学性能及动态性能。 7.期刊论文郑辉林.李志君.赵红磊.胡树.ZHENG Hui-lin.LI Zhi-jun.ZHAO Hong-lei.HU Shu原位接枝NR与nano-SiO2协同增韧PVC的研究-塑料2009,38(3) 研究了原位接枝NR与nano-SiO2协同增韧PVC的力学性能和耐溶剂性,通过SEM表征了增韧PVC的相结构.结果表明:当原位接枝NR和nano-SiO2的质量分数分别为5%和3%时,与未增韧PVC相比,相界面的结合强度明显提高,增韧PVC的缺口冲击强度和拉伸强度分别提高了102%和35.11%,并且具有较好的耐溶剂性能,达到较好的协同增韧增强效果. 8.会议论文李志君.魏福庆.符新NR/PP共混型热塑性弹性体的改性技术2004 动态硫化制备NR/PP/纳米SiO2共混型热塑性弹性体(TPV).通过力学性能的测定,确定了TPV的最佳加工工艺条件;研究了纳米SiO2改性和马来酸酐/苯乙烯/过氧化二异丙苯(MAH/St/DCP)多单体熔融接枝、交联改性对TPV力学性能、耐溶剂性能和耐热性能的影响.结果表明:MAH/St/DCP"就地"接枝、交联改性NR/PP/纳米SiO2TPV的力学性能最好,耐溶剂性能和热稳定性最佳.纳米SiO2的最佳质量分数为0.03;MAH/St/DCP的最佳质量分数为3.75/1.875/0.375. 9.期刊论文魏福庆.刘义.王卓妮.殷茜.李志君.林秀娟.Wei Fuqing.Liu Yi.Wang Zhuoni.Yin Qian.Li Zhijun. Lin Xiujuan马来酸酐和苯乙烯接枝改性对天然橡胶/聚丙烯共混物物理机械性能的影响-合成橡胶工业 2007,30(1) 用动态硫化法制备了天然橡胶(NR)/聚丙烯(PP)热塑性弹性体(TPV).研究了马来酸酐/苯乙烯/过氧化二异丙苯(MAH/St/DCP)多单体熔融接枝交联改性及纳米二氧化硅用量对NR/PP TPV物理机械性能的影响,讨论了NR/PP TPV的重复加工性能.结果表明,当MAH/St/DCP用量为3.750/1.875/0.375质量份、纳

纳米技术在高分子材料改性中的应用

纳米技术在高分子材料改性中的应用 （南通大学化学化工学院高分子材料与工程132 朱梦成1308052064 ） [摘要] 纳米材料及其技术是随着科技发展而形成的新型应用技术。纳米材料的研究是从金属粉末、陶瓷等领域开始的,现已在微电子、冶金、化工、电子、国防、核技术、航天、医学和生物工程等领域得到广泛的应用。近年来将纳米材料分散于聚合物中以提高高分子材料性能的研究也日益活跃,并取得了许多可观的成果。 [关键词] 纳米技术；高分子材料；改性；应用 1纳米粒子的特性及其对纳米复合材料的性能影响 1.1纳米粒子的特性 纳米粒子按成分分可以是金属,也可以是非金属,包括无机物和有机高分子等;按相结构分可以是单相,也可以是多相;根据原子排列的对称性和有序程度,有晶态、非晶态、准晶态。由于颗粒尺寸进入纳米量级后,其结构与常规材料相比发生了很大的变化,使其在催化、光电、磁性、热、力学等方面表现出许多奇异的物理和化学性能,具有许多重要的应用价值。 1.1.1表面与界面效应 纳米微粒比表面积大,位于表面的原子占相当大的比例,表面能高。由于表面原子缺少邻近配位的原子和具有高的表面能,使得表面原子具有很大的化学活性,从而使纳米粒子表现出强烈的表面效应。利用纳米材料的这种特点,能与某些大分子发生键合作用,提高分子间的键合力,从而使添加纳米材料的复合材料的强度、韧性大幅度提高。 1.1.2小尺寸效应 当超细微粒的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时,晶体周期性的边界条件将被破坏,导致其磁性、光吸收、热、化学活性、催化性及熔点等发生变化。如银的熔点为900℃,而纳米银粉的熔点仅为100℃(一般纳米材料的熔点为其原来块体材料的30%~50%)。应用于高分子材料改性,利用纳米材料的高流动性和小尺寸效应,可使纳米复合材料的延展性提高,摩擦系数减小,材料表面光洁度

碳纤维表面改性

碳纤维表面处理研究现状

碳纤维表面处理研究现状 摘要：综述了碳纤维的应用领域，当前国内外的碳纤维的生产状况，分析了各种碳纤维表面处理的研究现状以及各方法的优缺点。分析结果表明：国外对我国碳纤维生 产进行了技术封锁，我国工业化碳纤维生产与日本等国有较大差距。电化学氧化法对碳纤维表面处理效果较好，处理后碳纤维表面活性基团数量明显增多，生产条件易于控制，该方法很好应用于工业生产。 关键词：碳纤维；表面处理；电化学氧化法； 引言 随着国防科技要求的不断提高，航天航空、军事武器等高科技设备对材料的性能要求的提高，碳纤维复合材料以其耐高温，耐摩擦、导电、导热、耐腐蚀、高比强度等特点被广泛的应用于这些领域。国外碳纤维材料生产研发较早，现今以日本，美国等国家的生产技术领先于世界。 碳纤维按其加工的先驱体不同可以分为：粘胶基碳纤维、沥青基碳纤维、聚丙烯腈基（PAN）碳纤维。碳纤维作为一种增强相与金属、陶瓷、树脂等结合使复合材料的性能得到很大提高。碳纤维表面的活性基团较少，表面光滑，为更好的与基体材料结合，需要在材料复合前对纤维进行一定表面处理。碳纤维表面处理按当前的研究现 状可以分为氧化法和非氧化法。在此对纤维的生产状况做出一些介绍以及纤维表面处理的各种方法做比较。 1碳纤维应用领域及国内外生产状况 碳纤维复合材料具有卓越的物化性能，被广泛应用于航天航空、国防军事、体育用品、风能发电、石油开采以及医疗器械⑴。 碳纤维被用于制造飞机、航天器、卫星等，因碳纤维的轻质、高强度等特点，飞行器的噪音小，飞行所需的燃料消耗降低。据有关报道，飞行器每降低1kg的质量，运载飞行器的火箭可以减轻500kg。航天航空领域碳纤维的使用量从2008年的8200t, 到2010年的1万t,预计今年将达到1.3万t。在飞机的制造中，纤维复合材料应用比例都

纳米改性沥青及其路用性能

纳米改性沥青及路用性能研究 摘要： 纳米材料由于其特殊的物理性质，在材料学中的应用越来越广泛，纳米改性沥青的研究成为路面材料研究的热点。本文通过介绍纳米改性沥青及其研究现状，并结合实验数据，分析得出纳米改性沥青的路用性能，最后对纳米改性沥青的应用前景进行展望。 关键词：纳米材料，纳米改性沥青，路用性能； 正文： 1.纳米材料简介 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料。纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子(nano particle)组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。 纳米粒子异于大块物质的理由是在其表面积相对增大，也就是超微粒子的表面布满了阶梯状结构，此结构代表具有高表面能的不安定原子。这类原子极易与外来原子吸附键结，同时因粒径缩小而提供了大表面的活性原子。 2.纳米改性沥青介绍及其研究现状 纳米材料改性沥青的研究是道路交通材料研究中的热点和前沿课题，纳米粒子与沥青的相容性以及在沥青中的分散和稳定性是决定纳米材料改善沥青各项性能的关键。 具有改性性能的纳米颗粒在沥青的改性方面表现出优良的混融、增强和增韧性能，对改善沥青混合料路用性能具有良好的效果。纳米改性沥青路用性能纳米粒子的比表面积很大，表面能高，处于非热力学稳定态，很容易团聚在一起，形成带有若干弱连接界面的尺寸较大团聚体，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。而且由于表面有大量硅羟基，使得纳米Ⅰ具有强亲水性，在有机基体中的分散性和浸润性很差。因此要使纳米粒子对沥青产生改性作用，必须要对纳米粒子进行表面改性或进行分散处理，克服纳米粒子的团聚，同时使之由强亲水性转为一定程度的疏水性，从而与有机基体之间形成良好相容性。 近些年来，在交通材料的各个领域越来越多的使用纳米材料和纳米技术，其中一个较为重要的研究方向即纳米材料改性沥青，该项技术是通过各种手段将某种纳米材料融入到沥青材料中，通过纳米效应改善沥青的高温稳定性、抗疲劳性、摩擦性能( 防滑性能) 、抗老化性等性能。 美国材料研究学会于1994 年首次正式提出纳米材料工程的新概念，并促成了纳米材料与技术的基础研究和应用研究并行发展的新局面。被改性材料掺入纳米粒子后，纳米粒子的表面效应、体积效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应会使原材料形成特殊的性能，这些效应既有物理作用也有化学作用。 就纳米改性沥青来说，究其与其他沥青产生性能悬殊的原因是因为纳米材料

粉体表面改性复习要点(精简版)

第2章 纳米粉体的分散 1.粉体分散的三个阶段（名词解释） 润湿 是将粉体缓慢加入混合体系形成的漩涡，使吸附在粉体表面的空气或其它杂质被液体取代的过程。 ?解团聚 是指通过机械或超声等方法，使较大粒径的聚集体分散为较小颗粒。 ?稳定化 是指保证粉体颗粒在液体中保持长期的均匀分散 2.常用的分散剂种类 （1）表面活性剂 空间位阻效应 （2）小分子量无机电解质或无机聚合物 吸附－－提高颗粒表面电势 （3）聚合物类(应用最多) 空间位阻效应、静电效应 （4）偶联剂类 3.聚电解质（名词解释） 是指在高分子链上带有羧基或磺酸基等可离解基团的水溶性高分子 4.对不同pH 值下PAA 在ZrO 2表面的吸附构型进行分析。 图.不同pH 值下PAA 在ZrO 2 表 面的吸附构型 a.当pH<4时，PAA 几乎不解离，以线团方式存在于固液界面上，吸附层很薄，几乎无位阻作用 δ δδ

b.随pH值增加，链节间静电斥力使其伸展开 c.ZrO2表面电荷减小直至由正变负，PAA的负电荷量增加，其间斥力增加， 使得PAA链更加伸展，可在较远范围提供静电位阻作用 5.用聚电解质分散剂分散纳米粉体时，影响浆料稳定性的各种因素有哪些？ 1、聚电解质的分子量 当聚电解质分子量过小，在粉体表面的吸附较弱，吸附层也较薄，影响位阻作用的发挥。 分子量过大，易发生桥连或空位絮凝，使团聚加重，粘度增加。 2、分散剂用量 适宜的分散剂用量才可以使分散体系稳定。 用量过低，粉体表面产生不同带电区域，相邻颗粒因静电引力发生吸引，导致絮凝。 用量过高，离子强度过高，压缩双电层，减小静电斥力；同时，还易发生桥连或空缺絮凝，稳定性下降。 3、温度 研究表明，为了获得较好的分散效果（以最低粘度为衡量标准），随温度的升高，所需分散剂的用量随之增加 6.结合下图，分析煅烧为什么能够改善纳米Si3N4粉体的分散性？ 煅烧改善纳米Si3N4粉体的可分散性 ?此前提到，球磨可有效降低粉体的粒度。但球磨过程可能造成分散介质与粉体发生化学反应。 ?以乙醇为介质球磨Si3N4粉体时，表面的Si-OH可能与乙醇反应生成酯。 ?酯基的生成对粉体的分散性影响很大： a、酯基是疏水基团 b、屏蔽负电荷，影响分散剂的吸附 ?采取煅烧去除酯基，可改善其分散性 第3章纳米粉体表面改性（功能化） 1.表面改性有哪些重要应用？ 改善纳米粉体的润湿和附着特性。 改善纳米粉体在基体中的分散行为，提高其催化性能。 改善粉体与基体的界面结合能等。 2.纳米粉体的表面改性方法？ 气相沉积法 机械球磨法 高能量法

聚合物表面改性方法

聚合物表面改性方法 摘要：本文综述了聚合物表面改性的多种方法，主要包括有溶液处理法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理法和新兴的原子力显微探针震荡法，并结合具体聚合物材料有重点的详细介绍了改性方法及其改性机理。 关键词：聚合物；表面改性；应用 聚合物在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用，但是由于这些聚合物表面的亲水性和耐磨损性较差，限制了聚合物材料的进一步应用。为了改善这些表面性质，需要对聚合物的表面进行改性。聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下，在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作，赋予材料表面某些全新的性质，如亲水性、抗刮伤性等。 聚合物的表面改性方法很多，本文综述了溶液处理方法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理方法和新兴的原子力显微探针震荡法。下面将结合具体聚合物材料详细介绍各种改性方法。 1溶液处理方法 1.1含氟聚合物 PTFE或Teflon具有优良的耐热性、化学稳定性、电性能以及抗水气的穿透性，所以在化学和电子工业上广泛地应用，但由于难粘结，所以应用上受到局限。为了提高粘结性能，需对表面进行改性，化学改性的方法通常用钠萘四氢呋哺液溶处理它。此处理液的配制是由1mol 的金属钠(23g)一次加到1mol萘(128g)的四氢呋喃(1L工业纯)中去，在装有搅拌及干燥管的三口瓶中反应2h，直至溶液完全变为暗棕色即成[1]。 将氟聚合物在处理液中浸泡几分钟，取出用丙酮洗涤，除去过量的有机物。然后用蒸馏水洗。除去表面上微量的金属。氟聚合物在处理液中浸泡时，要求体系要密封，否则空气中氧和水能与处理液中络合物反应而大大降低处理液的使用寿命。正常情况处理液贮存有效期为2个月。处理后的Teflon与环氧粘结剂粘结，拉剪强度可达1100~2000PSi。处理过的表面为黑色，处理层厚低于4×10-5mm 时，电子衍射实验表明处理过的材料本体结构没有变化，材料的体电阻、面电阻和介电损耗也没有变化，此方法有三个缺点：一、处理件表面发黑，影响有色导线的着色；二、处理件面电阻在高湿条件下略有下降，三、处理过的黑色表面在阳光下长时间照射，粘结性能降低，因此目前都采用低温等离子体技术来处理。 1.2聚烷烯烃 聚乙烯和聚丙烯是这类材料中的大品种，它们表面能低。如聚乙烯表面能只有31×10-7J/cm2。为了提高它们表面活性，有利于粘接，通常需对它们的表面进行改性，其中化学改性方法有用铬酸氧化液处理，此处理液的配方[2]重铬酸钠(或钾)5份，蒸馏水8份，浓硫酸100份，将聚乙烯或聚丙烯室温条件下在处理液中浸泡1~1.5h，66~71℃条件下浸泡1~5min，80~85℃处理几秒钟，此外还有过硫酸铵的氧化处理液[3]。其配方为硫酸铵60~120g，硫酸银(促进剂)0.6g，蒸馏水1000ml，将聚乙烯室温条件下处理20min，70℃处理5min，当用来处理聚丙烯时，处理温度和时间都需增加一些，70℃lh，90℃10min，其中促进剂硫酸银效果不明显，可以去掉，但此处理液有效期短，通常只有lh。这两种处理方法，效果都不错。 1.3聚醚型聚氨酯 Wrobleski D. A.等[4]对聚醚型聚氨酯Tecoflex以化学浸渍和接枝聚合进行表面改性。且用Wilhelmy平衡技术测定接触角，结果表明，经聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和PEG化学浸渍修饰表面，以及用VPHEMA对2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸及其钠盐(AMPS和NaAMPS)光引发表面接枝。其表面能增大，表面更加亲水。化学浸溃使前进和后退接触角降低20和30~40

纳米二氧化硅修饰-改性文献总结

一、单分散纳米二氧化硅微球的制备及羧基化改性赵存挺,冯新星,吴芳,陈建勇2009年第 11期(40)卷 采用改进工艺条件的St ber法制备纳米SiO2微球 用KH-550硅烷偶联剂和丁二酸酐对纳米二氧化硅表面羧基化改性。结果表明,纳米二氧化硅表面成功接枝了羧基官能团。 2.1主要试剂 正硅酸乙酯(TEOS,AR);无水乙醇(AR);氨水,含量为25%~28%;去离子水;硅烷偶联剂KH-550, 纯度≥95%;丁二酸酐(AR)。 2.2二氧化硅微球的制备 将一定量无水乙醇、去离子水和氨水混合磁力搅拌约20min成均匀溶液。将4ml正硅酸乙酯分散在20ml无水乙醇中,磁力搅拌约30min混合成均匀溶液。然后将上面两种溶液混合在100ml单口烧瓶中,在一定温度下恒温磁力搅拌5h即生成二氧化硅微球溶胶。小球经多次醇洗离心分离后,即得SiO2小球样品。 2.3二氧化硅微球表面羧基化改性 将等摩尔的KH-550和丁二酸酐均匀分散在一定量的DMF中,一定温度下磁力搅拌3h后,往该

体系中加入经过超声分散的约20ml二氧化硅的DMF悬浊液,同时加入2ml去离子水。 在相同温度下继续磁力搅拌5h后,用超高速离心机分离出纳米二氧化硅,多次醇洗离心分离后,即得到羧基化改性后的纳米二氧化硅。改性的纳米SiO2标为样品S1,未改性的标为S0。 SiO2表面羧基的引入不仅提高了纳米粒子与基体的界面相容性,更重要的是羧基宽广的反应范围和易于离子化的特性赋予了纳米粒子很高的反应活性,使之可以广泛地应用于纳米粒子自组装[5]、高分子材料改性剂、水处理剂、催化剂和蛋白质载体、微胶囊包埋等领域[6] 二、二氯二甲基硅烷改性纳米二氧化硅工艺研究唐洪波李萌马冰洁精细石油化工 第24卷第6期2007年11月 以纳米二氧化硅为原料，乙醇为溶剂，二甲基二氯硅烷为改性剂，水为改性助剂，较佳工艺条件为:二甲基二氯硅烷用量15%，预处理温度120℃，预处理时间50min，回流温度130℃，回流时间50min，水用量4%。 称取纳米二氧化硅29置于三口瓶中，搅拌，加热至一定温度，并恒温。另称取一定量乙醇置于三口瓶中，配制成纳米二氧化硅质量分数为4.8%的乳液，继续搅拌分散10min后，一次性加人全部改性剂二甲基二氯硅烷，同时缓慢滴加一定量的改性助剂，当改性助剂加完后，升温至回流温度。反应结束后，将悬浮液用乙醇离心洗涤3一4次，经干燥至恒重即得产物。 3、氟烷基改性的二氧化硅纳米球的制备与应用研究郭庆中,周书祥,伍双全,喻湘华有机硅 材料, 2009, 23(4): 238~241 以浓氨水为催化剂、正硅酸乙酯(TEOS)为原料,通过种子生长法制得二氧化硅纳米球;进一步以十三氟辛基三乙氧基硅烷(F-8261)对二氧化硅纳米球的表面进行改性,得到氟烷基改性二氧化硅纳米球。利用IR、UV、TEM等手段对氟烷基改性纳米球进行了表征。有机基多为甲基或长碳链烷基,究其本质是亲油性的 1·5 mL TEOS、1·7 mL浓氨水(25% ~28% )、1mL去离子水和50 mL乙醇加入到250 mL的圆底烧瓶中,在40℃下缓慢搅拌3 h;然后再加入1mLTEOS,继续搅拌水解3 h;离心,水洗至pH=7,

聚合物表面改性方法综述

聚合物表面改性方法综述 连建伟 （中国林业科学研究院林产化学工业研究所） 摘要：本文综述了聚合物表面改性的多种方法，主要包括有溶液处理法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理法和新兴的原子力显微探针震荡法，并结合具体聚合物材料有重点的详细介绍了改性方法及其改性机理。 关键词：聚合物；表面改性；应用 聚合物在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用，但是由于这些聚合物表面的亲水性和耐磨损性较差，限制了聚合物材料的进一步应用。为了改善这些表面性质，需要对聚合物的表面进行改性。聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下，在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作，赋予材料表面某些全新的性质，如亲水性、抗刮伤性等。 聚合物的表面改性方法很多，本文综述了溶液处理方法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理方法和新兴的原子力显微探针震荡法。下面将结合具体聚合物材料详细介绍各种改性方法。 1溶液处理方法 1.1含氟聚合物 PTFE或Teflon具有优良的耐热性、化学稳定性、电性能以及抗水气的穿透性，所以在化学和电子工业上广泛地应用，但由于难粘结，所以应用上受到局限。为了提高粘结性能，需对表面进行改性，化学改性的方法通常用钠萘四氢呋哺液溶处理它。此处理液的配制是由 1mol的金属钠(23g)一次加到1mol萘(128g)的四氢呋喃(1L工业纯)中去，在装有搅拌及干燥管的三口瓶中反应2h，直至溶液完全变为暗棕色即成[1]。 将氟聚合物在处理液中浸泡几分钟，取出用丙酮洗涤，除去过量的有机物。然后用蒸馏水洗。除去表面上微量的金属。氟聚合物在处理液中浸泡时，要求体系要密封，否则空气中氧和水能与处理液中络合物反应而大大降低处理液的使用寿命。正常情况处理液贮存有效期为2个月。处理后的Teflon与环氧粘结剂粘结，拉剪强度可达1100~2000PSi。处理过的表面为黑色，处理层厚低于4×10-5mm 时，电子衍射实验表明处理过的材料本体结构没有变化，材料的体电阻、面电阻和介电损耗也没有变化，此方法有三个缺点：一、处理件表面发黑，影响有色导线的着色；二、处理件面电阻在高湿条件下略有下降，三、处理过的黑色表面在阳光下长时间照射，粘结性能降低，因此目前都采用低温等离子体技术来处理。 1.2聚烷烯烃 聚乙烯和聚丙烯是这类材料中的大品种，它们表面能低。如聚乙烯表面能只有 31×10-7J/cm2。为了提高它们表面活性，有利于粘接，通常需对它们的表面进行改性，其中化学改性方法有用铬酸氧化液处理，此处理液的配方[2]重铬酸钠(或钾)5份，蒸馏水8份，浓

纳米二氧化硅表面改性条件优化

纳米二氧化硅表面改性条件优化 【摘要】引入微波有机合成技术对纳米SiO2进行表面改性，考察了偶联剂、微波功率和辐照时间、浓硫酸用量等对纳米SiO2表面处理的影响，并通过红外光谱和热失重测试考察了粉体表面化学结构及改性情况。实验得出的纳米SiO2表面处理的最佳工艺条件为：偶联剂的用量为6%（质量百分含量），微波功率为320W，硫酸用量为1.25%（质量百分含量），微波辐射反应时间为15min。 【关键词】纳米二氧化硅；表面处理；微波 对于用熔融共混法制备的纳米复合材料而言，无机粒子能在聚合物中作纳米级的原生粒子分散是决定材料性能改善的最重要因素之一。粒子在塑料中分散粒径大小及分散均匀性对填充改性塑料的性能及其均匀性影响很大。因此解决自身团聚很强的纳米粒子在材料中的分散性问题，成为制备性能优良复合材料的关键点，也是难点之所在。 纳米SiO2为无定形白色粉末，是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料，其呈现出絮状和网状的准颗粒结构。由于纳米SiO2表面能大，易于团聚，通常以二次聚集体的形式存在，限制了其超细效应的充分发挥，在有机相中难以浸润和分散。 目前，对纳米SiO2的改性方法有多种，通常采用的是硅烷偶联剂法。硅烷偶联剂由于具有双反应功能团[1]，能使填料与聚合物的结合界面以化学键相连，从而提高填料的补强性能[2～4]。 微波是一种波长从1mm到1m左右的超高频电磁波，具有物理、化学、生物学效应。在电磁场中，体系介质产生极化取向，相邻分子间由于分子热运动产生强烈的相互作用，极性分子产生“变极”效应，由此产生了类似摩擦作用，使极性分子瞬间获得能量，以热量形式表现出来，介质整体温度同时随之升高。微波还存在一种不是由温度引起的非热效应，微波作用下的有机反应，改变了反应动力学，降低了反应活化能。以上特性使得微波加热有机反应具有传统加热法所无法具备的优点，反应速度快，效率高。 本文作者采用微波法对纳米SiO2进行表面改性，考察了偶联剂用量、微波功率、硫酸用量对改性效果的影响，探讨了最佳表面改性条件，并对改性后的纳米SiO2进行了表征。 1 实验部分 1.1 主要试剂与仪器 纳米二氧化硅：粒径<100nm，购自海川化工有限公司，硅烷偶联剂SCA-1603：分析纯，哈尔滨化工研究所实验厂产品；浓硫酸：分析纯，购自莱

纳米二氧化硅

纳米二氧化硅 简介： 为相关工业领域的发展提供了新材料基础和技术保证。由于它在磁性、催化性、光吸收、热阻和熔点等方面与常规材料相比显示出特异功能，因而得到人们的极大重视。一、XZ-G01二氧化硅产品的主要技术指标，含量：99.99 % 水分≤0.01 二、XZ-G01二氧化硅用途1、涂料及饱和树脂的增稠剂和触变剂；2、平光剂：家具漆有向亚光方向发展的趋势，列沦清漆或色漆均可使用超细二氧化硅凝胶产品作为平光剂，另外卷材涂层、PVC、塑料壁纸、雨衣帐篷等平光剂亦可使用此类产品。3、聚乙烯、聚苯烯、无毒聚氯乙稀薄膜抗阻塞剂/开口剂。三．XZ-G01二氧化硅在高分子工业中的应用它广泛地应用于橡胶、塑料、电子、涂料、陶（搪）瓷、石膏、蓄电池、颜料、胶粘剂、化妆品、玻璃钢、化纤、有机玻璃、环保等诸多领域。 应用范围 由于纳米二氧化硅SP30具有小尺寸效应，表面界面效应、量子尺寸效应和宏观量子遂道效应和特殊光、电特性、高磁阻现象、非线性电阻现象以及在高温下仍具的高强、高韧、稳定性好等奇异性，纳米二氧化硅可广泛应用各个领域，具有广阔的应用前景和巨大的商业价值。纳米二氧化硅是应用较早的纳米材料之一，关于纳米SiO2在橡胶改性、工程塑料、陶瓷、生物医学、光学、建材、树脂基复合材料改性中的应用已有过许多报道，这里重点介绍纳米氧化硅SP30）在其他领域的应用进展。 4.1在涂料领域 纳米二氧化硅具有三维网状结构，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，同时增加了涂料的强度和光洁度，而且提高了颜料的悬浮性，能保持涂料的颜色长期不退色。在建筑内外墙涂料中，若添加纳米氧化硅，可明显改善涂料的开罐效果，涂料不分层，具有触变性、防流挂、施式性能良好，尤其是抗沾污染性能大大提高，具有优良的自清洁能力和附着力。纳米SiO2还可与有机颜料配用，可获得光致变色涂料，M．P ．J ．Peeters 等用溶胶凝胶法合成了含纳米二氧化硅SP30的全透明的耐温涂料 H．Schmidt 等合成了很厚的含纳米SiO2的涂料，并耐高温，在500℃下没有出现裂缝，Fayna Mamme ri等合成了P MMA- SiO2纳米涂料。明显增强了涂料的弹性和强度。

纳米材料改性水性聚氨酯的研究进展

纳米材料改性水性聚氨酯的研究进展 综述了纳米材料改性水性聚氨酯几种常用方法的特点和研究进展，指出了纳米材料改性水性聚氨酯存在的问题。 标签：水性聚氨酯（WPU）；纳米材料；方法；改性 1 前言 近年来，随着人们环保意识的增强，水性聚氨酯（WPU）受到越来越多学者的关注。WPU是以水为分散介质的二元胶态体系，具有不污染环境、VOC（有机挥发物）排放量低、机械性能优良和易改性等优点，使其在胶粘剂、涂料、皮革涂饰、造纸和油墨等行业中得到广泛应用[1～4]。但在制备WPU过程中由于引入亲水基团（如-OH、-COOH等），因此存在固含量低，耐水性、耐热性和耐老化性差等缺陷，从而限制了其应用范围。 纳米材料具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等特殊性质，为各种材料的改性开辟了崭新的途径。通过纳米材料改性的WPU，其成膜性、耐水性和耐磨性等性能均得到显著提高[5]。 2 纳米材料改性WPU的方法 2.1 共混法 共混法即纳米粒子在WPU中直接分散。首先是合成各种形态的纳米粒子，再通过机械混合的方法将纳米粒子加入到WPU中。但在该方法中，由于纳米粒子颗粒比表面积大，极易团聚。为防止纳米粒子团聚，科研工作者对纳米材料进行表面改性来提高其分散性，改善聚合物表面结构以提高其相容性。 李莉[6]等利用接枝改性后的纳米SiO2和TiO2与WPU共混，制备了纳米材料改性水性WPU乳液。研究发现，纳米粒子在乳液中分散均匀，无团聚现象；改性后的WPU乳液力学性能比未改性前得到改善和提高；当纳米粒子添加量为0.5%时，WPU乳液的力学性能最佳，吸水性降低了70%，添加的纳米粒子对波长290～400 nm的紫外光有吸收。 李文倩[7]等采用硅烷偶联剂（KH560）对纳米SiO2溶胶进行表面改性，然后将其与WPU共混制备出了WPU/SiO2复合乳液，考查了改性纳米溶胶含量对复合乳液及其涂膜性能的影响。结果表明，当纳米SiO2/KH560物质的量比为6：1时，改性后的纳米SiO2溶胶的粒径最小且分布较均一。KH560的加入使纳米SiO2粒子更均匀地分散在聚氨酯乳液中，且SiO2粒子与聚氨酯乳液之间存在一定键合作用，使涂层的耐热性得到显著增强。当改性SiO2溶胶添加量为5%～10%时，涂膜的硬度、耐磨性、耐划伤性、耐水性等性能明显提高。

纳米二氧化硅的用途

纳米二氧化硅的用途 , 纳米二氧化硅是极其重要的高科技超微细无机新材料之一,由于其粒径很小，因此比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在众多学科及领域内独具特性，有着不可取代的作用。纳米二氧化硅俗称“超微细白炭黑”，广泛用于各行业作为添加剂、催化剂载体，石油化工，脱色剂，消光剂，橡胶补强剂，塑料充填剂，油墨增稠剂，金属软性磨光剂，绝缘绝热填充剂，高级日用化妆品填料及喷涂材料、医药、环保等各种领域。并为相关工业领域的发展提供了新材料基础和技术保证。由于它在磁性、催化性、光吸收、热阻和熔点等方面与常规材料相比显示出特异功能，因而得到人们的极大重视。 (一)、电子封装材料 有机物电致发光器材(OELD)是目前新开发研制的一种新型平面显示器件，具有开启和驱动电压低，且可直流电压驱动，可与规模集成电路相匹配，易实现全彩色化，发光亮度高(>105cd/m2)等优点，但OELD器件使用寿命还不能满足应用要求，其中需要解决的技术难点之一就是器件的封装材料和封装技术。目前，国外(日、美、欧洲等)广泛采用有机硅改性环氧树脂，即通过两者之间的共混、共聚或接枝反应而达到既能降低环氧树脂内应力又能形成分子内增韧，提高耐高温性能，同时也提高有机硅的防水、防油、抗氧性能，但其需要的固化时间较长(几个小时到几天)，要加快固化反应，需要在较高温度(60?至100?以上)或增大固化剂的使用量，这不但增加成本，而且还难于满足大规模器件生产线对封装材料的要求(时间短、室温封装)。将经表面活性处理后的纳米二氧化硅充分分散在有机硅改性环氧树脂封装胶基质中，可以大幅度地缩短封装材料固化时间(为2.0-2.5h),且固化温

现代表面改性技术的国内外最新研究进展

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 现代表面改性技术的国内外最新研 究进展 学院名称： 专业班级： 姓名、学号： 指导教师： 时间：

摘要：金属材料表面改性技术是一门新兴的技术，主要包括激光表面改性、离子注入法、物理气相沉积法和热喷涂等，简述了该4种技术的研究和发展现状，对各种技术的原理和应用状况分别加以描述，最后总结了材料表面改性技术的发展前景。 关键词：激光表面改性离子注入物理气相沉积。 工业技术的发展使得制造工业产品所需的材料品种日益繁多，为了适应高强度、高硬度、耐磨、耐高温、耐腐蚀等不同要求，通常采用各种表面处理技术对普通金属材料表面进行加工，使其适用各种复杂的工作环境。金属材料表面改性技术很多，除传统的热处理、电镀堆焊外，还包括激光表面改性、离子注入法、物理气相沉积法和热喷涂等。 随着现代工业的发展, 对机械产品零件表面的性能要求越来越高。对其研究已经成为材料科学研究的一个重要领域。表面改性研究的重要性在于在不改变原材料基本性能的基础上采用各种技术改善或提高材料的表面性能, 金属材料表 面改性可以提高零件的寿命、减少磨损, 提高经济效益。铜合金具有很高的导电、导热性能及良好的塑性; 电极电位是正值, 具有很好的耐蚀性能; 铜合金还是优良的耐磨材料, 这些特点是其它材料所不能同时具有的。铜合金在机械、电子等各行各业的广泛应用, 特别是在耐磨、耐热、耐蚀零件中。如要求表面高性能的铜材零部件有连铸结晶器, 氧枪喷头, 高炉风口, 滑块, 轴承等, 高炉风口是典 型的耐磨耐热零部件, 通过表面改性, 不仅保持其传导性而且达到表面高硬度、高耐磨性等使用要求。目前, 铜合金的表面改性技术主要有: 热处理多元共渗、表面渗硫、等离子喷涂以及铸渗法等。 1 激光表面改性 由于激光特有的优良属性, 自从20世纪中期激光器的研制成功以来, 激光已被广泛应用于科学技术研究和工业生产。激光表面改性是激光在表面技术领域中的新的应用, 虽然在激光应用领域中只占大约15%的比重, 但由于激光表面处理同其他表面处理技术相比具有很多独特的优点, 如激光熔化后形成的组织, 化学均匀性很高, 而且晶粒非常细小, 因而强化了合金,使耐磨性大大提高; 由于热输入小, 工件变形小, 对基体产生的热影响很小等等。因此在表面处理领域内, 针对激光表面改性的研究和开发活动相当活跃。根据采用的不同的激光能量密度和不同的处理方式, 激光表面改性技术中比较典型的方法有几种: 激光熔覆、激光表面熔凝、激光相变硬化、激光冲击强化、激光表面合金化等。这些方法的目的都是为了使工作面获得基材无法达到或代价太大的高硬度、高耐磨性以及高耐腐蚀性等性能, 从而实现既节约了成本, 又满足工作要求的目的。本文综述了激光表面改性技术的研究和应用状况, 展望了激光表面改性技术的发展趋势。 1．1 激光相变硬化 在各种激光表面改性的方法中激光相变硬化是当前研究最多的, 进展最快 的一种表面改性方法。激光相变硬化又称激光淬火, 就是利用激光将金属材料加热到相变点以上, 金属熔化以前, 依靠金属自身冷却达到淬火的目的。激光相变

无机分体表面改性方法综述

无机粉体表面改性方法综述 唐亚峰 （南华大学化学化工学院无机非金属材料系湖南衡阳） 摘要：表面改性是无机粉体的主要加工技术之一，表面改性对提高无机粉体的应用性能起着关键的作用。改性后的无机粉体分散性提高，同时也改善了粉体和有机高聚物的相容性。本文介绍了无机粉体表面改性的机理、传统的几类改性方法以及两种新型改性方法，并对无机粉体表面改性方法进行展望。 关键词：无机粉体；表面改性；改性方法；新型方法； 前言 无机粉体具有很高的应用性能和应用价值，添加到聚合物材料当中不仅能降低其生产成本，还提高了复合材料的力学性能和综合性能，甚至赋予其绝缘、阻燃等特殊的物理化学性质。 无机粉体一般为微米或纳米级颗粒，由于其粒径小、比表面积大、表面能高，容易发生团聚，难以在复合材料中均匀分散，影响添加效果。无机粉体的表面性质和聚合物有机体系相差甚远，这也使得无机粉体不能很好的分散到材料中。因此，当无机粉体添加到高聚物复合材料时，首先要对无机粉体进行表面改性，使其粒子表面有机化，改善其亲油性和与基体的相容性，增强界面结合能力，从而发挥无机粉体的功能[1]。 本文介绍了无机粉体表面改性的机理、传统的几类改性方法以及两种新型的改性的方法，并分析了这些方法各自的优缺点。最后对无机粉体表面改性方法进行了展望。 1 无机粉体表面改性的机理 由于无机矿物材料是极性或强极性的亲水矿物，而有机高聚物基质具有非极性的疏水表面，彼此相容性差，通常无机矿物材料难以在有机基体中均匀分散，因此如果过多地或者直接将无机矿物材料填充到有机基体中，容易导致复合材料的某些力学性能下降甚至出现脆化等问题。无机粉体表面改性是利用粉体表面的活性基团或电性与某些带有两性基团的小分子或高分子化合物( 表面改性剂) 进行复合改性，使其表面性质由疏水性变为亲水性或由亲水性变为疏水性，从而改善粉体粒子表面的浸润性，增强粉体粒子在介质中的界面相容性，使粒子容易分散在水中或有机化合物中。粉体表面改性是材料制备工程的重要手段，也是新材

改性沥青的研究现状分析

-144-科学技术创新2019.13 改性沥青的研究现状分析 戚春华赵玉芳高明星 (内蒙古农业大学，内蒙古呼和浩特010()10) 摘要：为了适应交通量的迅猛发展、车辆重载以及复杂的气候变化，对路面材料的性能提出更高的要求，普通沥青已无法满足，必须对沥青进行改性，研发出具有良好路用性能的改性沥青，满足现代道路发展的需要。对改性沥青的起源与发展进行总结分析，归纳现有研究存在的不足以及改性沥青的发展应解决的问题结果表明：多聚磷酸、SBS、环氧树脂、硅藻土、纳米材料等将是今后制备复合改性沥青的重要材料；对改性沥青改性机理认识不足、改性材料与沥青的相容性问题以及改性沥青的存储稳定性问题是制约改性沥青推广应用的重要原因。 关键词:改性沥青；改性材料；制备工艺；发展 中图分类号:U414文献标识码：A文章编号:2096-4390(2019)13-0144-02 近年来，随着交通量的迅猛发展,车辆重载以及复杂的气候变化.对公路路面材料的性能提出了更高的要求。普通沥青路面表面平整无接缝，行车振动小，噪声低,开放交通快,养护简便等优点，但也存在感温性能差,弹性和耐老化性能差，高温易流淌和低温易脆裂等缺点。基于普通沥青路面存在的缺点难以满足现代道路的使用要求,必须对其进行改性研究,使其满足现代道路建设的要求。目前有些改性沥青的制备工艺已经相当成熟,对各种新型材料的使用也进行了大量研究.然而对改性沥青的改性机理的研究还缺少深刻的认识。 本文通过对改性沥青的起源与发展进行分析总结，归纳现有研究存在的不足以及改性沥青的发展应解决的关键问题。 1改性沥青的组成成分研究 研究发现每种改性剂都有各自的优缺点，比如橡胶改性沥青制备工艺简单，稳定性差，不易贮存，多聚磷酸价格低廉，对沥青高温和老化性能的改善效果较为明显，低温性能较差,SBR改性沥青制备工艺简单,价格低廉，但高温稳定性差，多用于高寒高海拔地区,SBS改性沥青的弹性、低温性能、耐老化等性能均有所提高，对于高寒地区来说，低温性能稍显不足，多用于炎热地区，环氧树脂改性沥青能提高沥青材料的粘附力、拉伸强度以及断裂延伸率，有很高的强度，优良的温度稳定性，且高温条件下抗变形能力较好,制备工艺复杂，施工较难。近年来国内外学者开始研究如何将两种或者多种改性剂对沥青进行复合改性，综合其优点.进一步提高改性效果。 张忠明叭黄成武回等人以橡胶粉和SBS为改性剂，通过不同的室内制备工艺制备复合改性沥青，并对制备出的复合改性沥青的性能进行比较研究，为室内制备复合改性沥青(转下页) 接，当检测车在对道路进行检测的时候,将采集到的数据上传到云端与之前对该条道路检测所采集到的数据进行比对，可以分析出该道路路面在最近几年的破损变化速率。将该速率与当地的气候水文条件以及车流量进行分析。 4.2智能检测设备数据共享化 对于路面管理系统本身而言，目前各个地区已经建立的路面管理系统之间彼此是孤立的，没有任何联系，成为“信息孤岛”。 在数据进行共享之前，要将各个地区的评价指标进行标准化处理，由于各个地区路面所处的环境条件是不一样的，交通量和路面结构类型也是不同。评价指标的标准化是相当困难的。 一旦完成智能检测设备数据的共享化，我相信我国的路面力学理论、路面设计施工方法都会有飞跃式的进步。 5结论 随着智能检测设备的发展，尽管我们已经取得了许多方面的成就，比如图像分析处理技术，高精度的图像采集技术以及地理信息技术，但仍然有着广阔的发展空间等待着我们去探索。集成化的智能检测设备,标准化的检测指标,完备的云端数据库以及一些交通运输附属产业都等待着我们进一步的研究。我相信今后中国的交通事业会在新“互联网+”时代蓬勃发展。 参考文献 [1]邢荣军.高速公路路面破损自动识别与智能评价[D].重庆：重庆交通大学,2011,4. [2]喻翔.高速公路路面养护管理系统决策优化研究[D].成都：西南交通大学,2005,5. ⑶庞明宝,魏连雨.系统工程与交通[M].天津:天津人民出版社. 2003. [4]徐东云，张雷，兰荣娟.城市交通拥堵的背景变换分析[J].城市问题,2009⑶. [5|龚建江.公路设计与管理中的工程数据库研究[J].绿色交通. 2018,2,20⑷. 作者简介：朱瑞峰(1995,10,31-),男，汉族，四川省，学历：在读研究生，研究方向：道路规划与线形设计理论与方法。