文 献 综 述

一.纳米SiO2以及环氧树脂的特性及其应用

纳米SiO2是无定型的白色粉末,其分子结构中存在大量不饱和的残键和不同键合状态的羟基,分子结构呈三维链状结构。这种结构与树脂的某些基团可以发生键合作用, 从而大大改善材料的硬度和强度,同时纳米SiO2颗粒由于尺寸小,当采用适当的方式与树脂复合时将分布在高分子键的空隙中,使其具有较高的流动性,这使得由此而形成的SiO2/聚合物纳米复合材料的强度、韧性、延展性均大大提高。纳米SiO2与普通SiO2粒子相比,表面缺陷、非配位原子多,与聚合物发生物理或化学结合的可能性大,增强了粒子与聚合物基体的界面结合,可对聚合物起到增强、增韧和提高热稳定性的作用。

制备 nano-SiO2的方法主要有干法和湿法两种。干法包括气相分解法和电弧法；湿法包括化学沉淀法、溶胶-凝胶法和微乳液法。 由于干法工艺制备的 nano-SiO2纯度高、性能好，但设备投资较大，生产过程中能耗大、成本高，故目前国内外多采用湿法工艺制备 nano-SiO2。

1.化学沉淀法：化学沉淀法是以硅酸钠和酸化剂（H2SO4、HCl等）为原料，反应生成的沉淀物经分离、干燥后得到SiO2。化学沉淀法是目前最主要的生产方法[9]，最终的产品粒径主要受所选择的酸化剂、硅酸盐浓度及搅拌条件等影响。其制备原理如式（1）、式（2）所示。

NaSiO3 2H → H2SiO3 Na （1）

H2SiO3→ SiO2 H2O （2）

2.溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法一般以硅酸酯为原料，经水解缩聚后逐渐胶化，然后经过一定的后处理（陈化、干燥）得到所需的材料。采用溶胶-凝胶法技术制备的nano-SiO2，其最终粒径受反应物水和NH3的浓度、硅酸酯的类型[正硅酸四甲酯（TMOS）、正硅酸四乙酯（TEOS）和正硅酸四丙酯（TPOS）等]、醇的种类（甲醇、乙醇、丙醇和戊醇等）、催化剂的种类（酸或碱）和温度等因素的影响而有所不同。通过对这些影响因素的调控，可获得不同结构的纳米材料[14]。最常用的硅酸酯是TEOS。首先将TEOS 水解成原硅酸[见式（3）]；然后原硅酸分子间脱水，逐步形成Si-O-Si 长链； 最终形成硅氧四面体组成的SiO2大分子[见式（4）]。

Si（OC2H5）4 4H2O → Si（OH）4 4C2H5OH （3）

nSi（OH）4→ nSiO2 2nH2O （4）