《纳米SiO2粒子的表面修饰改性研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《纳米SiO2粒子的表面修饰改性研究（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业设计论文任务书设计题目： 纳米SiO2粒子的表面修饰改性研究 系部： 材料工程系 专业： 高分子材料与工程 学号： 092074202 学生： 刘子硕 指导教师： 梁淑君(副教授) 专业负责人： 李歆（助教） 1论文的主要任务及目标任务： 对纳米二氧化硅进行表面疏水亲油改性处理，并对改性效果进行表征。目标： 通过对不同反应条件下制得的纳米二氧化硅表面改性处理样品进行分析表征，找到最佳的表面改性条件。2论文的主要内容（1） 采用正辛醇酯化的方法
2、对纳米二氧化硅进行表面改性；（2） 研究正辛醇的用量及反应温度等工艺条件对纳米二氧化硅表面改性效果的影响；（3）采用红外光谱、扫描电子显微镜、热失重分析等手段对改性产品进行表征；3论文的基本要求（1） 撰写格式规范、工整，章节内容明晰，字数1.5-2万；（2） 文献综述包括国内外的前沿动态以及本课题的创新点；（3） 数据真实可信、图表准确，分析合理；（4） 结论具有代表性及再现性；（5） 外文翻译准确，且与课题有关。4.主要参考文献1贾红兵，金志刚，吉庆敏等.不同硅烷偶联剂对纳米二氧化硅填充胶料性能的影响.橡胶工业，1999, 46 (10):590-593.2张密械,丁立国，景晓燕等.纳米二
3、氧化硅的制备、改性及应用.化学工程师，2003, 10 (B) :12-14.3陈兴明.纳米二氧化硅粉体材料的研制:(博士学位论文).成都:四川大学，2003.4王光国，杨本意，王跃林.气相二氧化硅的表面改性.广东化工，2003, 33 (4 ) : I-3.5张咏春田明，张立群等.二氧化硅制备、改性、应用进展，现代化工，1998, 23 (4) :12-14.6韩立敏.国内合成二氧化硅的开发动向及特点.无机硅化合物，1996, 13 (1) :1-7.7朱捷，葛奉娟.超细二氧化硅的制备与改性.南阳师范学院学报(自然科学版)，2004, 3 (12):51-54.8颜和祥，张勇，张隐西等.硅烷
4、偶联剂及其对白炭黑的改性研究进展.橡胶工业，2004, 51(6):376-379.9剑赵映红，李春忠，干路平等.极性小分子助剂对六甲基二硅氮烷改性纳米Si02的作用机理.华东理工大学学报，2004, 30 (6) : 648-652.5进度安排论文各阶段名称起止日期1查阅文献资料，购买原材料，分析任务书（开题报告）2013.3.42013.4.42材料制备，性能测试，结构表征（中期检查）2013.4.62013.5.083补充实验（查漏补遗，验证实验）2013.5.092013.6.024编写、审核设计论文（预答辩）2013.6.032013.6.105论文审阅、修改2013.6.13201
5、3.6.20太原工业学院毕业论文纳米二氧化硅表面改性研究摘要：用正辛醇酯化的途径对纳米二氧化硅进行表面改性，分别用不同用量的正辛醇和反应温度等对表面改性效果的影响，并对改性的纳米二氧化硅产品采用红外光谱、扫描电子显微镜、热重分析仪等检测手段进行了表征，得到了纳米二氧化硅表面改性的优化工艺条件。研究结果表明：反应温度200，改性时间4h，纳米二氧化硅2g正辛醇用量70mL，搅拌速率50r/s的条件下制得的纳米二氧化硅的疏水亲油效果最好。经过改性的纳米二氧化硅由疏油性变成了亲油性，再去离子水和无水乙醇中分散效果明显提高，红外分析表明正辛基与纳米二氧化硅以化学键结合。关键字:纳米二氧化硅;正辛醇;表
6、面改性Study on the Surface Modification of Nanometer Nano SilicaAbstract：With alcohol esterification to surface modification of nano-silica, respectively, with different dosage of octyl alcohol and different temperature on the surface modification, and to get the modification of nano silica product ado
7、pts infrared spectrum, scanning electron microscope (sem), thermogravimetric analyzer and other testing means for the characterization and modification process conditions optimization is discussed. Through the experiment, and the optimal conditions for nano silica surface modification, modification
8、temperature 200 , modification time is 4 h, modifier dosage is 70 mL, stirring speed 50 r/s, under the condition of the optimization of nanometer silicon dioxide grafted rate is highest, the best effect. Results showed that the nano silicon dioxide by oleophobic property became lipophilicity, disper
9、sion effect is improved obviously, the infrared analysis showed that organic combined with nanometer silicon dioxide by chemical bonds.Keywords: Nano-silica; Octanol; Surface modification目录1前言11. 1纳米材料简介11.2纳米二氧化硅的结构和特性11 .3纳米二氧化硅表面改性研究现状21 .3. 1纳米二氧化硅表面改性机理21.3.2纳米二氧化硅表面改性方法31.3.3化学法改性纳米二氧化硅改性工艺51.
10、4改性纳米二氧化硅的应用91. 4. 1橡胶制品91.4.2功能涂料101.4.3塑料制品添加剂101.4.4改性纳米二氧化硅在其它方面的应用101. 5国内外纳米二氧化硅改性发展动态111. 6本课题的研究意义和方法122实验部分142.1实验原料与试剂142. 2实验设备与仪器142. 3纳米二氧化硅表面改性原理152. 4反应装置与工艺流程简图152.5实验步骤162.6实验方案设计方案172.7.1扫描电镜(SEM)分析182.7.2沉降实验182.7.3红外光谱分析192.7.4差热分析213结论244展望25参考文献26致谢29III太原工业学院毕业论文1前言1. 1纳米材料简介
11、现代固体物理的研究表明，当固体颗粒的尺寸减小时，其表面分子排列及电子分布结果和晶体结构均发生明显变化，它的声、光、电、磁、热以及化学特性亦会随之发生变化。当尺寸减小至某一临界值时，颗粒的某些性质会发生质的变化，呈现出宏观物质不具有的特殊性能。目前大量的实验表明，在室温的条件下，产生物化性质显著变化的颗粒尺寸多在0.1m之内，因而通常把尺寸小于100nm的固体颗粒称为纳米粒子1。纳米材料的特殊性能主要体现在它的表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应与它的特殊光电特性、高磁阻现象、非线形电阻现象及其在高温下仍具有高强、高韧、优良稳定性等特性，所以纳米材料具有非常广阔的应用领域。1.2纳米
12、二氧化硅的结构和特性 纳米二氧化硅的分子状态呈三维网状结构，如图1.12所示，其表面存在不同键合状态的羟基，且因缺氧而偏离了稳态的硅氧结构，故纳米二氧化硅的分子简式可以表示为Si02-x (x为0.4-0.8)3。纳米二氧化硅表面有3种硅羟基(如图1.2所示):一是单生自由硅羟基(Isolated hydroxyl)，对极性物质有很强的吸附力;二是连生缔合硅羟基(Couplinghydroxyl);三是双生硅羟基(Doubled hydroxyl) 。图1.1 纳米二氧化硅三维结构 图1.2纳米二氧化硅表面特征Fig.1.1 The space structure of nano-silica
13、 Fig. l .2 The surface character of nano-silica纳米二氧化硅又称白炭黑，除了具有纳米材料的一般性质，如表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应外，还具有补强性、增稠性、触变性、消光性、分散性、绝缘性、防粘性等特异性能4。1 .3纳米二氧化硅表面改性研究现状 纳米二氧化硅表面存在的大量活性硅羟基使纳米二氧化硅表面呈现亲水疏油的特性，易于团聚，在有机介质中难以浸润和分散，直接填充到有机材料中，很难发挥其作用，这就限制了纳米二氧化硅在工业上的应用。例如在橡胶硫化系统中，未改性的纳米二氧化硅不能很好地在聚合物中分散，填料与聚合物之间很难形成偶联键，
14、从而降低了硫化效率和补强性能。 在纳米二氧化硅表面接枝疏水基团，减少其表面羟基数，使之由亲水疏油变为疏水亲油，同时增大纳米二氧化硅粒子之间的位阻，减少粒子之间的团聚，增强纳米二氧化硅与有机介质的相溶性，可显著改善纳米二氧化硅的应用效果和扩大应用范围。因此，对纳米二氧化硅粒子表面进行改性处理具有很重要的实际意义。 二十世纪三十年代末德国Degussa公司研究成功气相法纳米二氧化硅的生产技术，并且于1962年成功开发出第一种改性纳米二氧化硅(Aerosil R-972)5。其他一些发达国家继德国Degussa公司之后也开始对纳米二氧化硅生产及改性进行研究，并且有很多大公司成功研制出具有自己知识产权的专利产品。目前先进的纳米二氧化硅改性工艺也主要掌握在Degussa, Cabot, blacker, Tukuyama、乌克兰表面化学研究所等国外少数几家大公司及科研机构中，代表着纳米二氧化硅改性的发展水平，引导整个行业的发展趋势。而我国对纳米二氧化硅表面改性的研究与开发尚处于起步阶段。1 .3. 1纳米二氧化硅表面改性机理 对纳米二氧化硅表面改性的机理是基于纳米二氧化硅表面存在有羟基，相邻羟基彼此以氢键结合，孤立的氢原子正电性强，易与负电性原子吸附，与含羟基化合物发生脱水缩合反应，与硅烷偶联剂反应，与环
