改性SiO2聚合物微球对阳离子染料的吸附行为

本文以3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)为改性剂,先在碱性条件下对SiO2改性得到改性二氧化硅(Poly-SiO 2),再以丙烯酸、丙烯酰胺为单体,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,采用反相悬浮法对Poly-SiO2进一步改性,制备了一种改性SiO2聚合物微球(AA-Poly-SiO2)。通过傅立叶变换红外光谱、热重分析、扫描电子显微镜、X射线粉末衍射分析其结构特性。考察了AA-Poly-SiO2对含氮阳离子染料亚甲基蓝、碱性品红、甲基紫、乙基紫的吸附性能,研究了时间、pH、吸附剂用量、初始浓度对吸附染料的影响,以及吸附动力学和等温吸附过程。得到的AA-Poly-SiO2的平均尺寸为8.20μm,比表面积为0.0725 m2/g。其等温吸附符合Langmuir模型,吸附过程遵循Langmuir等温吸附和准二级动力学模型,为单层化学吸附。该AA-Poly-SiO2对乙基紫的最大吸附容量可达1000 mg/g。与常规聚丙烯酰胺微球相比,AA-Poly-SiO2显示出更高的吸附容量,可以循环使用5次,吸附率仍在78%以上。

纳米SiO_(2)粒子表面接枝共聚合物微球的制备及其吸附Cu^(2+)性能

采用KH570对纳米SiO_(2)进行改性,将其作为Pickering乳液的稳定剂;利用反相(Pickering)乳液聚合法制备SiO_(2)@丙烯酰胺(AM)-丙烯酸(AA)共聚物复合微球,并对改性前后纳米SiO_(2)以及复合微球的结构、形貌及质量损失进行了表征;探究pH值、温度和单体比例对复合微球吸附Cu^(2+)效果影响,并对吸附过程进行动力学和吸附等温线拟合。结果表明,改性后的纳米SiO_(2)亲油性增强,提高稳定乳液的能力;Cu^(2+)吸附实验表明,复合微球吸附的最佳pH值为6,且吸附量随着AA用量增加而增大;复合微球吸附Cu^(2+)的过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型。

聚合物/SiO_2核壳结构单分散微球的制备

聚合物/S iO2核壳结构单分散微球比聚合物微球具有更好的稳定性,有望在较高的温度和有机溶剂中得到使用。为了制备出这种微球,作为模板的聚合物微球首先进行表面胺化处理,然后正硅酸乙酯被诱导在其表层水解缩合从而形成S iO2壳层;采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、激光粒度仪,烧蚀质量损失等手段分析表征了所得微球。结果表明:2μm和5μm 2种粒径的聚合物/S iO2核壳结构单分散微球被成功制备出来,壳层厚度从数纳米到数十纳米可调。复合微球的S iO2壳层厚度和采用的胺化试剂种类密切相关;胺化微球的Zata电位说明了这种核壳结构的形成是基于表面氨基催化诱导的静电自组装机理。

P(St-co-AA)聚合物模板法制备中空SiO_2微球研究

以无皂乳液聚合法制备的苯乙烯(St)和丙烯酸(AA)阴离子型无规共聚物[P(St-co-AA)]微球为模板,不经过分离和离心、表面改性等任何后处理过程,采用溶胶-凝胶方法直接进行二氧化硅(SiO_2)包覆,成功制得中空SiO_2微球。探究了氨水用量、正硅酸乙酯(TEOS)用量以及不同AA用量对中空SiO_2微球的影响,并对制得的SiO_2微球进行了表征。研究结果表明,制得的中空SiO_2微球分散性优异,体系中无SiO_2实心小粒子,粒径均一,表面形貌呈树莓状,微球壁厚可控制在5～30nm范围内。

纳米SiO_2改性聚合物锂离子电池的研究

研究了一种基于含氟聚合物的聚合物锂离子电池,考察了SiO2纳米粉对聚合物电解质隔膜的机械性能、吸液量以及电导率的影响,用电镜分析探讨了纳米改性聚合物电解质膜的微观结构;并以此纳米改性聚合物隔膜组装了小型的聚合物锂电池,研究了其电性能。

纳米SiO_2对聚合物改性水泥基材料性能的影响

将纳米SiO2掺入聚合物改性砂浆,测试其工作性、凝结时间及力学性能,利用微量热仪分析纳米SiO2对聚合物改性水泥基材料水化放热特性的影响,通过扫描电镜分析其微观结构.研究表明,掺入纳米SiO2后,聚合物改性砂浆的流动度增大,水化速度加快,凝结时间缩短;界面结构和水泥石结构得到改善,抗压强度和抗折强度均有所提高.

Pickering乳液聚合制备聚苯乙烯/纳米SiO_2复合微球与其性质

以两亲性纳米SiO2为稳定剂构筑Pickering乳液,分别采用偶氮二异丁腈(AIBN)及过硫酸铵(APS)作为引发剂引发苯乙烯单体聚合,制得了不同尺寸及形貌的聚苯乙烯/纳米SiO2(PS/SiO2)复合微球,并分析了Pickering乳液聚合的机理。通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、凝胶渗透色谱-多角度激光光散射联用仪(GPC-MALLS)、热失重分析(TGA)及差示扫描量热仪(DSC)对产物进行了表征,结果表明,AIBN引发所得复合微球为微米级(0.5μm^2.0μm),而APS引发产物为亚微米级(0.1μm^0.5μm),两者引发所得聚合物重均分子量(-Mw)分别为4.780×104g/mol及3.411×105g/mol;复合微球的热性能因纳米SiO2的存在而得到增强。

β-环糊精聚合物微球对Zn^(2+)的吸附行为及机理

以β-环糊精为原料,环氧氯丙烷为交联剂,采用反相乳液聚合得到一种交联β-环糊精聚合物(β-CDP)微球,研究其对Zn2+的静态吸附行为,测定吸附等温线,分析吸附热力学性质和动力学特征,并用红外光谱仪、X射线衍射仪和综合热重仪对β-CDP微球吸附Zn2+前后对照分析,探讨吸附机理。结果表明:在实验条件范围内,β-CDP微球对Zn2+吸附等温线同时符合Langmuir等温方程和Freundlich等温方程;在不同温度下,β-CDP微球吸附Zn2+的吸附焓变(ΔH)、熵变(ΔS)、吉布斯自由能(ΔG)均为负值,吸附是自发的放热过程;β-CDP微球主要通过物理吸附和配位吸附等方式吸附Zn2+,这些吸附作用增强了交联链的热稳定性、破坏了β-CDP微球的结晶结构。

聚合物改性SiO_2气凝胶的研究进展

采用聚合物对SiO2气凝胶进行改性,是改善其质脆易碎性的一种行之有效的方法,开创了一种对气凝胶改性的崭新思想。总结了聚合物改性SiO2气凝胶的原理、方法、进展及其性能。SiO2气凝胶经聚合物改性后,强度通常可提高2个数量级,柔韧性可调,而本身的体积密度仅增加几倍,其原有的纳米孔隙结构及其优良性能得以保留。但是,这种改性气凝胶还有诸多有待改进的地方,如常压干燥技术的研究、体积密度和热导率的降低、制备过程的简化以及耐高温性能的改善等。

控制自由基聚合制备Fe_3O_4/SiO_2/P(AA-MMA-St)磁性复合微球

用原硅酸乙酯对Fe3O4纳米粒子进行表面改性得到Fe3O4/SiO2磁流体.在Fe3O4/SiO2磁流体存在下,以1,1-二苯基乙烯(DPE)为自由基聚合控制剂,利用乳液聚合法制备了Fe3O4/SiO2/P(AA-MMA-St)核-壳磁性复合微球.用红外光谱(FTIR)、振动样品磁强计(VSM)、透射电镜(TEM)、X光电子能谱(XPS)、热重分析(TGA)、示差扫描量热仪(DSC)对所制备的磁流体、磁性高分子复合微球的结构、形态、性能进行了表征.研究发现,原硅酸乙酯水解后能在Fe3O4表面形成硅膜保护层从而避免Fe3O4的酸蚀,使Fe3O4/SiO2/P(AA-MMA-St)复合微球的比饱和磁化强度比同样条件下制备的Fe3O4/P(AA-MMA-St)微球提高了28%;DPE能有效控制自由基在Fe3O4/SiO2磁流体表面均匀地引发单体聚合,得到平均粒径为422 nm,无机粒子含量为40%,比饱和磁化强度为34.850 emu/g,表面羧基含量为0.176 mmol/g的磁性复合微球.

烷基化纳米SiO_2/MMA乳液聚合物及其对PC的改性研究

用乳液聚合方法制备了烷基化纳米SiO_2/MMA孔液聚合物,用TEM、FTIR分析研究了乳液聚合物的结构。结果表明,该乳液聚合物的粒子基本呈球形,由核、壳组成,中心为SiO_2核,外围为PMMA壳,核壳之间存在化学键。在适量第三组分配合下,炕基化纳米SiO_2/MMA乳液聚合物能大幅度提高PC的韧性、加工流动性及耐热性。同时对其增韧机理也进行了研究。

聚合物改性纳米SiO_2表面的研究

纳米SiO2粒子被广泛用作填料来改性聚合物。但纳米SiO2粒子极易发生团聚,在有机介质中难以均匀分散,使其在许多领域的应用和发展受到限制。对纳米SiO2粒子进行表面改性处理,可以使之较好地分散到有机介质中。纳米SiO2粒子有多种表面改性方法,其中以聚合物包覆的方法效果最好。本文综述了纳米SiO2表面聚合物改性的一般方法,并对其应用前景进行了展望。

沉淀聚合法制备Cd^(2+)印迹聚合物微球

以镉离子(Cd^(2+))为印迹离子,丙烯酰胺为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,偶氮二异丁腈为引发剂,采用沉淀聚合法在乙腈溶液中制备了针对Cd^(2+)的纳米级离子印迹聚合物微球。对沉淀聚合中镉离子与功能单体、交联剂、引发剂用量的比例关系等因素进行探索,通过正交设计实验得到制备单分散性微球的优化工艺;吸附动力学实验研究表明,离子印迹聚合物微球与空白聚合物微球相比,对目标离子具有更大的吸附容量和更快的吸附速率。

表面改性磁性Fe_3O_4/SiO_2复合微球的制备与表征

以聚乙二醇修饰的纳米Fe3O4为种子,采用溶胶-凝胶法使正硅酸乙酯在氨水催化下进行水解、缩合反应,在Fe3O4表面包覆一层SiO2,制备了磁性Fe3O4/SiO2复合微球。复合微球粒径均一,而且具有良好的超顺磁性,饱和磁化强度Ms达31.98 A.m2/kg。最后用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷对Fe3O4/SiO2复合微球进行改性,使其表面带上活性基团。

改性SiO_2微球增强树脂基齿科复合材料机械、热稳定性能

SiO2微球是齿科树脂的重要填充物,为进一步研究其对齿科树脂性能的影响,采用溶胶-凝胶法制备纳米SiO2微球,并将其改性后应用于齿科树脂中,通过FT-IR、SEM、TEM、激光粒度分析仪、微机控制万能拉伸试验机、DMA等对制备的SiO2及其齿科复合材料进行表征分析。结果表明,γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷成功改性SiO2,得到的SiO2微球分散性较好,呈规则的球形,平均粒径为450nm;复合材料的强度与填充量有关,随着SiO2含量的增多力学性能增大,当填充量为45%时,复合材料的力学性能最大,弯曲强度为123.682 MPa,压缩强度为208.802MPa,E′和tanδ均达到最大值,并分析了力学性能存在差异的原因。

改性纳米SiO_2微球的制备及其在果蔬保鲜中的应用

采用溶胶-凝胶法制备纳米SiO_2微球并对其接枝改性,与壳聚糖/淀粉溶液复合后应用于圣女果保鲜包装中。通过扫描电镜、红外光谱、粒径分析等表征,考察纳米SiO_2成球工艺参数和接枝改性效果;并研究了添加不同质量分数的改性纳米SiO_2微球对壳聚糖/淀粉/纳米SiO_2复合膜溶液保鲜效果的影响。结果表明:添加5 m L浓氨水、2.8 m L正硅酸四乙酯、40 m L乙醇并通过缓慢滴加的方式制备得到的微球粒径均一、分散性好;经硅烷偶联剂KH550接枝改性后的纳米SiO_2微球,能够改善复合膜的多项性能;当添加质量分数为3%的改性纳米SiO_2微球时,壳聚糖/淀粉/纳米SiO_2复合膜的保鲜效果较好。

介孔SiO2纳米球为载体的Pb（Ⅱ）印迹聚合物吸附性能研究

以壳聚糖为单体,介孔SiO2纳米球为载体,3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)为交联剂制得Pb(Ⅱ)印迹聚合物,用红外光谱、X射线衍射和扫描电镜对其形态进行表征,用原子吸收分光光度计研究其吸附和洗脱等条件对聚合物吸附性能的影响。结果表明:最佳吸附酸度为pH=5~6;最佳静置吸附时间为4~6h,最佳Pb2+初始浓度为160~240mg/L;吸附动力学结论表明吸附速率符合准二级动力学方程。吸附等温线符合Langmuir吸附模型;用2.0mol/L硝酸溶液进行洗脱,洗脱率达到99.60%;常见干扰离子基本不干扰吸附富集测定。

Pickering微乳液聚合制备聚苯乙烯/SiO_2复合微球

通过Stber法制得了纳米SiO2粒子,并对其进行表面改性,使之具有合适的表面润湿性。以该SiO2粉体为稳定剂构建了苯乙烯/水Pickering乳液并引发油相中的苯乙烯单体聚合,制得了核壳结构聚苯乙烯/SiO2复合微球。通过SEM对微球形貌进行表征,证实纳米SiO2确实在聚苯乙烯核表面形成了紧密包覆。探讨了复合微球的形成机理,研究了水相成核对复合微球形貌的影响。结果表明:水相成核的抑制对微球的分散性有很大影响,在水相中加入阻聚剂并提高纳米SiO2的浓度有助于提高聚苯乙烯/SiO2复合微球的分散性。

改性荧光SiO2微球在硅橡胶中分散性的可视化研究

基于荧光标记与激光扫描共聚焦显微镜实现改性荧光SiO2微球在硅橡胶中分散性的可视化分析。选择不同种类硅烷偶联剂改性荧光SiO2微球,通过接触角、热重分析和荧光光谱表征了改性荧光SiO2微球的表面特性。荧光SiO2微球改性后的疏水效果与结合胶含量均为KH-570>KH-560>KH-550。可视化分析结果表明,KH-570改性荧光SiO2微球后在硅橡胶中的平均粒径和网络连接率值分别为为2.61μm与47%,KH-560改性后为2.95μm与43%,以及KH-550改性后为3.32μm与41%。改性荧光SiO2微球填料的可视化分析方法有利于更直观的观察改性填料在硅橡胶中的分散状态,并可对改性填料聚集体粒径进行统计,有助于评价填料在硅橡胶中分散性。

SiO2的功能化改性及其与聚合物基体的界面研究进展

纳米二氧化硅(SiO2)作为一种最常用的无机纳米材料,受到了各个领域研究者的广泛关注且已得到实际应用。以纳米SiO2作为改性填料,得到的聚合物纳米复合材料兼具了聚合物基体和纳米SiO2二者的优点,因而表现出优异的力学性能、热学性能、光学性能以及化学稳定性等。但是纳米SiO2表面富含大量活性硅羟基,极易团聚,用一般方法难以实现其在纳米尺度上的均匀分散以及与高分子基体材料间良好的界面粘结。因此,在制备纳米SiO2改性的聚合物基纳米复合材料前,研究者们常通过对SiO2进行表面改性,以改善其与聚合物基体的界面相容性及其在聚合物基体中的分散性,并赋予其一定的功能性。目前,纳米SiO2的改性方法有很多,总的来说主要为物理改性和化学改性,而根据改性剂的种类不同,又可以分为有机改性、无机改性和杂化改性三种。聚合物/纳米SiO2复合材料的优异性能不仅取决于有机聚合物和无机纳米SiO2两组分的性能,还取决于两者间的界面结构和形态特征。尽管界面相的体积含量只占总体积含量中很少的一部分,但是界面间的相互作用、界面处聚合物结构与基体结构的差异、界面相微观形貌的变化等都会使整个复合体系的宏观性能发生明显的改变。因而针对有机聚合物与无机纳米SiO2间的界面研究对于纳米复合材料性能的优化设计具有重要的科学意义。近年来,关于聚合物与无机纳米粒子之间的界面研究主要集中在两个方面:一方面是聚合物及无机纳米粒子表面的物理、化学性质对界面处性能的影响;另一方面是聚合物基体与无机纳米粒子之间的界面相互作用对复合材料性能的影响。目前,常通过现代仪器分析技术测试界面相的微观形貌(如粗糙程度、厚度等)及化学结构(如化学键合方式、键能等),或结合分子动力学模拟阐明分子集合体结构以及相互间的微观作用机理,从理论角度更准确地解释界面性能和界面行为,为复合材料的优化设计提供理论基础和新方法。本文归纳了有机改性、无机改性和杂化改性三种方法在纳米SiO2的功能化方面的研究进展,讨论并对比了不同改性方法的优势和缺点,较全面地综述了当前现代仪器分析表征和分子动力学模拟在聚合物/SiO2界面作用研究方面的最新进展,最后展望了纳米SiO2与聚合物基体界面作用未来研究的工作重点。