纳米SiO*表面改性方法技术

一种纳米ＳｉＯ↓［２］表面改性方法，将纳米ＳｉＯ↓［２］置于溶剂中，在１００～１１０℃滴加纳米ＳｉＯ↓［２］质量份４～６倍偶联剂，反应１００～１２０分钟，然后进行抽滤，洗涤，烘干，改性纳米ＳｉＯ↓［２］，亲油化度可达到６０％，吸水率降到３％以下，添加在涂料中可以较好的屏蔽紫外，提高涂料的抗老化性能，并能改善涂料的悬浮稳定性与流变性，改善涂料的耐洗刷性和涂膜表面自洁性。纳米ＳｉＯ↓［２］经偶联剂改性后可均匀分散在涂料体系中，大幅度的提高涂料的综合性能，解决涂料在实际应用过程中存在的问题。

【技术实现步骤摘要】
纳米SiO2表面改性方法
：本专利技术涉及一种硅化合物的改性方法，具体说涉及一种纳米SiO2改性方法。
技术介绍
：纳米SiO2由于具有极强的紫外吸收、红外反射特性，目前被广泛研究应用于各种材料、涂料等性能改善上，但是纳米SiO2表面自由能高，极性大，易吸附空气中的水分子极化形成大量的不饱和残键及不同键合状态的羟基，进而形成二次粒子团聚，影响其各种优异特性的发挥，而且纳米一般表现为亲水性大于亲油性，不易与有机介质相容，通过用偶联剂改性可改变纳米SiO2的亲水亲油性，如王惠玲·新型疏水二氧化硅的制备·无机盐工业[J]，2002，34(2)；33～34；刘充超，偶联剂在环氧树脂/纳米SiO2复合材料中的应用，中国塑料[J]2000，14(9)；45～48；USP5985953；钱翼清，TD1改性纳米SiO2表面，功能材料[J]2001，32(6)；652～654；虽然在纳米SiO2亲油性有一定改善，但效果仍不理想。
技术实现思路
：本专利技术针对纳米SiO2，亲油性差的问题，提出一种提高纳米SiO2亲油性及阻止二次团聚的纳米SiO2表面改性方法，本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：一种纳米SiO2表面改性方法，其特征在于：取一定量的纳米SiO2分散于溶剂中，在100～110℃滴加纳米SiO2质量份的6-8倍偶联剂，偶联剂事先用溶剂溶解，反应100～120分钟，然后进行抽滤，无水乙醇洗涤，烘干。本专利技术所采用的偶联剂为CH2＝CH-Si(OCH3)3               CH2＝CH-Si(OCH2CH3)3本专利技术所述的溶剂为甲苯，无水乙醇。纳米SiO2改性实验方法：1、原材料：(1)纳米SiO2：平均粒径20nm，球形，纯度为99.9％；亲油化度1～2％吸水率100％，表面羟基含量48％四平市高斯达纳米材料设备有限公司生产(2)偶联剂：A-151：化学名称：乙烯基三乙氧基硅烷化学结构式：-->CH2＝CHSi(OCH2CH3)3产品性质：本品外观为白色或淡黄色透明液体，密度(25℃g/ml)0.89，折光率n25D 1.397，沸点：161℃，闪点54℃。A-171：化学名称：乙烯基三甲氧基硅烷分子式：CH2＝CHSi(OCH3)3物化性质及指标：外观：无色透明液体含量(％)：≥98.0密度(25℃g/ml)：0.965～0.975折光率(n25D)：1.390～1.392沸点(℃)：123JH-70：化学名称：γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷分子式：物化性质及指标：本品易溶于多种有机溶剂中，易水解，缩合形成聚硅氧烷，过热，光照、过氧化物存在下易聚合。外观无色透明液体含量(％)≥95.0相对密度(d25)1.036～1.046折光率(n25D)1.4275～1.4315沸点(℃)285(3)溶剂：甲苯AR无水乙醇AR(4)指示剂：2％甲基红苯溶液2、仪器：(1)79HW-1恒温磁力搅拌器江苏省金坛荣华仪器制造有限公司(2)KQ-50B超声波清洗仪江苏省昆山市超声仪器有限公司(3)Magno-IR560型傅立叶变换红外光谱仪：美国Nicolet公司制造(4)UV-1100紫外-可见分光光度仪，北京瑞利3、改性方法：纳米SiO2预先在100～110℃干燥4小时，取一定量的纳米SiO2置-->于甲苯溶剂中，溶剂用量以适宜操作为准，用超声波清洗仪进行超声分散30～40分钟，然后将纳米SiO2甲苯溶液装入带有冷凝管的四口烧瓶中，在磁力搅拌下升温至100～110℃开始滴加按纳米SiO2质量份4～6倍的偶联剂，偶联剂用3～4倍甲苯事先溶解，反应100～120分钟，反应结束后，抽滤出甲苯然后用无水乙醇洗涤至滤液澄清，洗涤后产物在100～110℃下烘干，所得产物即为硅烷偶联剂改性纳米SiO2。实验例1：取预先干燥的纳米SiO2 0.5g置于50ml甲苯溶剂中用超声波清洗仪进行超声分散40分钟，然后装入具有冷凝管的四口烧瓶中，在磁力搅拌下升温至110℃开始滴加，用10g甲苯溶解3.0gJH-70偶联剂的甲苯溶液，保温反应120分钟，反应后，抽滤出溶剂，滤饼用10.0ml无水乙醇反复进行洗涤，洗涤4-5次，以除去未反应的偶联剂，洗涤后，在110℃下烘干5-6小时，所得为硅烷偶联剂改性纳米SiO2。改性纳米SiO2与纳米SiO2红外光谱图比较见图1，在纳米SiO2(a)的红外光谱中，3446.17cm-1和1635.24cm-1处的峰均是纳米SiO2表面活性羟基的特征吸收峰，1096.58cm-1，803.40cm-1处的峰分别对应于Si-O-Si键的反对称伸缩振动，对称伸缩振动和弯曲振动，961.24cm-1处的吸收峰则对应于Si-OH键的伸缩振动，改性后的纳米SiO2(b)红外光谱图中，在1428.79cm-1处和1395.08cm-1处出现的吸收峰为-CH3基和-CH2-的C-H键的伸缩振动，1654.03cm-1处为C＝C的伸缩振动吸收峰，1703.69cm-1处出现的吸收峰为C＝O的特征吸收峰，而且在1096.58cm-1 Si-O特征吸收峰明显减少，由此可见偶联剂JH-70与纳米SiO2表面的羟基作用，在纳米SiO2表面已引入偶联剂相应的有机基团。改性纳米SiO2与纳米SiO2紫外可见光谱比较；在甲苯溶液中分别加入纳米SiO2和改性后的SiO2粒子，滴加甲基红指示剂，摇匀后做光谱分析见图2，纳米SiO2从可见光到紫外光均有不同程度的吸收，尤其在200～380nm范围内具有很强的吸收峰，改性前后纳米SiO2吸收峰位置并没有变化，甲基红(A)在甲苯溶液中的紫外可见光谱峰位波长在294nm，482nm，溶剂中含有纳米SiO2(C)时，甲基红的特征吸收峰强度明显减小且红移，峰位移至波长560nm处，而改性纳米SiO2(B)对甲基红特征吸收峰不产生影响，说明纳米SiO2表面羟基数目很小，证实JH-70偶联剂对纳米SiO2改性效果明显。用分散稳定性验证改性纳米SiO2：取一定量的纳米SiO2和改性纳米SiO2分别放置25ml的甲苯中振荡摇匀后，滴加2滴2％的甲基红指示剂静置，未改性的纳米SiO2呈絮状沉淀于比色管底部并呈现粉红色，而改性后的纳米SiO2则均匀分散于甲苯中，溶液呈黄色，该方法可作为纳米SiO2改性结果的判定。-->改性纳米SiO2的特性主要以亲油化度和吸水率判定，亲油化度、吸水率按公知方法测定。实验例亲油化度为60.00％，吸水率为2.38％。实验例2：按实验例1的方法，改变偶联剂JH-70用量考察偶联剂用量对亲油化度和吸水率的影响，偶联剂JH-70用量分别为纳米SiO2质量份的2倍、4倍、8倍，其亲油化度和吸水率如下表所示：当偶联剂为2倍时亲油化度与吸水率达到平衡，如果降低偶联剂用量则亲油化度降低，改性效果不明显，当用量超过6倍时，亲油化度超过平衡，不仅不能提高亲油化度，而且为洗涤除取过剩偶联剂造成困难，增加成本，因此偶联剂用量选择为纳米SiO2质量份4-6倍为宜。实验例3：按实验例1方法，改变反应时间，考察反应时间对改性纳米SiO2的亲油化度和吸水率的影响。其结果如下：从上述实验表明反应时间在80分钟以下，亲油化度偏低，反应时间超过120分钟，亲油化度下降。实验例4：按实验例1方法，改变反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米ＳｉＯ↓［２］表面改性方法，其特征在于：取一定量的纳米ＳｉＯ↓［２］分散于溶剂中，在１００～１１０℃滴加纳米ＳｉＯ↓［２］质量份的４－６倍偶联剂，偶联剂事先用溶剂溶解，反应１００～１２０分钟，然后进行抽滤，洗涤，烘干。

【技术特征摘要】
1、一种纳米SiO2表面改性方法，其特征在于：取一定量的纳米SiO2分散于溶剂中，在100～110℃滴加纳米SiO2质量份的4-6倍偶联剂，偶联剂事先用溶剂溶解，反应100～120分钟，然后进行抽滤，洗涤，烘...

【专利技术属性】
技术研发人员：张蕾，张丹凤，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]