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文献综述

硅烷偶联剂KH550对纳米SiO2的表面改性研究

引言

纳米SiO2目前世界上大规模工业化生产的产量最高的一种纳米粉体材料(1)，具有特殊的光学性能、光催化特性、填充特性和流变特性，广泛应用于电子封装材料、高分子复合材料、塑料、涂料、橡胶、颜料、陶瓷、胶黏剂、玻璃钢、药物载体、化妆品及抗菌材料等领域(2-3)。但是，和所有超细粉体存在的问题相似，纳米SiO2表面极性强、表面能高，处于热力学非稳定状态，极易发生粒子团聚，在使用时影响纳米微粒所具有的功能。但纳米二氧化硅的强亲水性导致了其难以在有机相中润湿和分散限制了其纳米效应的充分发挥因此必须对其进行表面改性改变纳米二氧化硅表面的物化性质提高其与有机分子的相容性和结合力改善加工工艺。

1.纳米二氧化硅的制备

常用的制备方法有气相法、沉淀法、微乳液法、溶胶-凝胶法。气相法要运用到的原材料是氧气、氢气和有机卤硅烷，在高温环境下就可以制备出纳米二氧化硅，其化学反应式为：SiCl4＋（n＋2）H2＋（n/2＋1）O2====SiO2′nH2O＋4HCI.用这种方法制备出来的纳米二氧化硅纯度高、分散度好、粒径小，但制备过程中会造成严重的资源消耗，成本较高。类似的方法还有有机硅化合物分解法：将有机硅化合物、氢气和空气均匀混

合起来，在高温环境下水解，然后利用分离器分离出大的凝集颗粒，最后进行脱酸处理，制备气相纳米二氧化硅。

2.纳米二氧化硅的表面改性方法

纳米二氧化硅包括粉体二氧化硅(fumedsilica)和胶体二氧化硅(colloidalsilica)。由于纳米二氧化硅的粒径小、比表面大、比表面能高，表面带有羟基，呈亲水性，所以能否发挥其在复合材料中的作用关键在于它的分散和与聚合物的复合。当二氧化硅表面未经改性，与聚合物共混共聚或接枝时，纳米二氧化硅容易团聚，与聚合物产生相分离或发生相反转(4)。

粉体的表面改性主要是依靠表面改性剂在粉体颗粒的表面吸附、反应、包覆或接枝来实现的，主要方法有：包覆改性法、表面化学改性法、机械化学改性法、沉积表面改性法及微胶囊改性法。纳米SiO2的表面改性可以大大提高粉体的分散性，还可提高其表面活性和使用性(5)。