Graft modification of ZnO nanoparticles with silane coupling agent KH570 in mixed solvent

The reaction of ZnO nanoparticles grafted with KH570 silane coupling agent was carried out in water-alcohol mixed solvent. Several characterization methods were applied to analyzing the results of surface modification such as Soxhlet extraction, Fourier transform infrared spectroscopy （FT-IR）, transmission electron microscopy （TEM）, thermogravimetry （TG）, differential scanning calorimetry （DSC） and zeta potential （ζ）. The results of FT-IR and TG-DSC show that the desired reaction chains have been covalently bonded on the surface of ZnO nanoparticles. Zetasizer results reveal that the maximal absolute value of ζ of the modified ZnO particles in acetone medium was 67.0 mV, which was much higher than that of the unmodified ZnO particles. So the surface of nanosized ZnO changed from hydrophilicity to hydrophobicity and the dispersity of ZnO nanoparticles were improved simultaneously. Finally, the mechanism of graft modification was discussed.

用于高分子材料改性领域的无机纳米填料化学改性方法

综述了对高分子材料中广泛使用的无机纳米填料进行表面化学改性的方法,包括偶联剂改性法、酯化改性法等小分子改性剂法,以及表面原位接枝聚合改性等大分子接枝法。这些方法不仅解决了无机纳米填料易团聚、分散性差及与高分子材料复合相容性不佳的问题,而且有效地提升了其在电子、催化、能源、生物医学等领域的应用性能。同时介绍了各种方法的改性机理、适用条件和优缺点,并对改性方法的工艺优化和发展研究方向进行了展望。

白炭黑表面修饰及其在橡胶复合材料中的应用

总结了近年来国内外对白炭黑表面修饰的研究进展,介绍了烷氧基偶联剂、环氧官能团、离子液体、生物小分子、小分子橡胶助剂等对白炭黑表面修饰的方法,以及白炭黑表面修饰对白炭黑/橡胶复合材料在轮胎胎面胶中应用性能的影响。此外,还对比了各种改性方式存在的优势和不足,并对白炭黑表面修饰方法的发展前景进行了展望。

低线膨胀系数导热环氧树脂的制备与性能评价

不断集成化和精细化的电子设备对环氧树脂材料的散热性和低线膨胀系数等提出了更高的要求,未进行表面改性的硅微粉填料在环氧树脂中的分散性较差,进而导致所制备的环氧树脂材料在特殊条件下使用受限。为了克服上述难题,本文采用硅烷偶联剂KH550对硅微粉进行表面改性,并对硅微粉的改性效果及复合材料的力学性能、电绝缘性能和热稳定性等进行了研究。结果表明,经过KH550改性后,硅微粉的聚集程度和表面亲水性发生了变化,进而使得制备的复合材料具有更好的力学性能、电绝缘性能和热稳定性。改性硅微粉质量分数为70%的环氧树脂复合材料的导热系数和线膨胀系数分别为0.787 W/(m·K)和2.83×10^(-5)℃^(-1),分别为纯环氧树脂的432%和46%,同样也优于添加相同质量分数的未改性硅微粉时的0.702 W/(m·K)和3.41×10^(-5)℃^(-1)。

硅烷偶联剂/月桂酸复合改性白炭黑对溶聚丁苯橡胶复合材料性能的影响

使用硅烷偶联剂-氨丙基三乙氧硅烷(APTES)和月桂酸(LA)对白炭黑进行了复合改性,制备了复合改性白炭黑/溶聚丁苯橡胶(SSBR)复合材料,研究了APTES和LA复合改性白炭黑对复合材料硫化特性、力学性能、抗湿滑性能和滚动阻力的影响。结果表明,经复合改性后,白炭黑在30~200℃之间的失重降低54%,团聚现象明显改善;复合改性白炭黑/SSBR复合材料的工艺正硫化时间为20.45min,拉伸强度达到18.8MPa,0℃和60℃的损耗因子分别为0.6788和0.1003。

水相单层氨基改性二氧化硅的制备及Pb^(2+)吸附效果

采用硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧硅烷(APTES)和(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AEAPTMS),通过水相工艺分别制备出单层氨基改性二氧化硅(SiO_(2)-APTES和SiO_(2)-AEAPTMS,用作吸附剂),采用透射电子显微镜、红外光谱分析仪、热重-差热分析仪、元素分析仪等仪器对其进行了表征,考察了Pb^(2+)吸附效果的影响因素,确定了最佳吸附条件。结果表明:当偶联剂添加量(质量分数)小于15%时,可实现二氧化硅的单层氨基改性;在初始Pb^(2+)质量浓度为200 mg/L,pH值为6,吸附时间为60 min的优化条件下,SiO_(2)-APTES和SiO_(2)-AEAPTMS对Pb^(2+)的最大吸附量分别达到18.48,34.75 mg/g;吸附过程均符合拟二级动力学模型和Langmuir吸附模型,均为单分子层的化学吸附过程;吸附剂重复使用5次后,Pb^(2+)吸附量仍超过最大吸附量的90%,具有良好的循环使用性能。

功能化球形氧化硅制备及其在环氧塑封料中的应用性能研究

采用不同种类和不同用量的硅烷偶联剂对球形氧化硅粉进行表面功能化处理,以XRD、FTIR、BET、SEM等手段对功能化表面改性前后样品的晶体结构、表面基团、孔道结构、微观形貌进行表征,以激光粒度仪、接触角、吸油值表征了功能化改性产品粒径与疏水吸油性能。结果表明,表面功能化后球形氧化硅晶体结构无显著变化,表面接枝有机基团,比表面积有所降低,且具有良好分散性能,接触角从17°增大到125°,吸油值从52.1 mL/100 g降低到36.1 mL/100 g,亲水性显著降低,亲油性明显提高。将功能化球形氧化硅作为填料用于环氧塑封料,采用螺旋流动长度、凝胶化时间、弯曲强度、飞边值和黏度等技术指标进行表征。结果表明,添加功能化后球形氧化硅粉的环氧塑封料螺旋流动长度从106.7 mm增加到134.6 mm,凝胶化时间从25 s增加到33 s,飞边值有所降低,弯曲强度则从142 MPa提升到155 MPa,黏度从13.31 Pa·s降低到8.39 Pa·s,表明功能化氧化硅粉与环氧树脂具有良好的相容性和分散性,明显提升了球形氧化硅粉应用性能。

二氧化硅表面修饰硅烷偶联剂APTS的过程和机制

二氧化硅表面经过硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)修饰后,在橡胶、塑料、催化剂、色谱柱、吸附剂、生物和医药等领域中具有独特的应用性能,大量文献结合特定应用体系研究二氧化硅表面修饰APTS的基本规律,以实现理想可控的修饰效果。总结这些分散性研究结果,有利于在新的基础上有效地促进研究的深入。在分析文献的基础上,系统地阐述了二氧化硅表面修饰APTS的反应机理、修饰工艺、反应动力学、修饰层稳定性和结构形貌等方面的研究进展,提出了目前研究还存在的问题和进一步的研究方向。

白炭黑表面改性对NR/BR硫化胶性能的影响

研究了 10种偶联剂和 3种表面活性剂改性白炭黑后对NR/BR硫化胶性能的影响。试验结果表明 ,不同表面改性剂改性白炭黑后对NR/BR硫化胶物理性能的影响程度大小顺序为 :硅烷类偶联剂 >钛酸酯类偶联剂 >表面活性剂。其中硅烷类偶联剂的改性效果优劣顺序为 :KH 5 5 0 >KH 846 >KH 5 90 >KH 5 6 0 ,带胺基和磷酸酯基团的偶联剂具有较好的抗老化作用 ;钛酸酯类偶联剂的改性效果优劣顺序为 :NDZ 311w >NDZ 10 2 >NDZ 2 0 1>NDZ 311>NDZ 40 1>NDZ 10 1;表面活性剂的改性效果优劣顺序为 :ATAC >T 40 >

水溶液中制备疏水型纳米白炭黑的研究

以稀硫酸和水玻璃沉淀法制备白炭黑为研究体系,用硅烷偶联剂KH570(γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷)对产物进行湿法改性,以提高它与聚合物的亲和性。通过红外光谱、热重和透射电镜等手段对白炭黑的结构及改性效果进行表征,结果显示,在以水作为介质的条件下,KH570成功接枝到纳米白炭黑表面,改性后的白炭黑粒子表面性质发生很大改变,团聚现象得到极大改善。研究表明,当改性剂用量为2.0%、溶液pH为4.7时,白炭黑粒子活化指数达到最大。

KH-550改性纳米二氧化硅的研究

用硅烷偶联剂KH-550对纳米SiO2样品表面进行改性,测定了改性SiO2样品的亲油化度,并用羟基紫外线吸收法测试了改性效果,对所得纳米SiO2样品的改性效果进行了评价,探讨了纳米级SiO2的改性机理。结果表明,改性剂用量、改性温度、改性时间明显地影响改性效果。通过对改性工艺条件的合理调控,实现了用硅烷偶联剂KH-550改性纳米SiO2样品,找到了合适的改性工艺与条件,所得改性纳米SiO2样品具有较高的疏水性。

硅烷偶联剂的种类与结构对二氧化硅表面聚合物接枝改性的影响

在超细二氧化硅表面接枝聚合改性工艺的基础上,通过透射电子显微镜、红外光谱、X射线光电子能谱等检测手段,并结合模型计算,研究了硅烷偶联剂(silanecouplingagent)对超细二氧化硅表面聚合物接枝改性的影响及其机理。认为硅烷偶联剂KH570和KH858都是有效的预处理剂,硅烷偶联剂的种类对改性影响很大。由于KH570中含有的双键与羰基形成了离域П44键,使其双键结合力减弱;而在KH858中由于硅原子的供电子效应,使其双键结合力有所加强;使用KH570预处理的超细二氧化硅表面含有的聚合物更多,分散性更好。KH570更适合用作超细二氧化硅表面接枝聚合改性的预处理剂。

利用粉煤灰制取白炭黑及其表面改性研究

以粉煤灰为原料,与碳酸钠碱熔活化生成硅铝酸钠。硅铝酸钠与盐酸反应后,滤液经溶胶-凝胶转变得到产物白炭黑。随即利用γ-MPS硅烷偶联剂和硬脂酸分别对白炭黑分别进行表面改性。借助XRD、TG-DTA、FT-IR光谱、氮吸附等温线等手段对白炭黑改性前后进行表征。结果表明,白炭黑BET比表面积为364.80m2/g,平均孔径为6.02nm。TG-DTA和FT-IR光谱分析显示,两种改性剂成功接枝在了白炭黑表面。对比研究两种改性剂的改性效果发现,γ-MPS的改性效果较好。

碳纤维表面接枝纳米SiO_2的工艺研究

采用偶联剂交叉处理法,成功地在碳纤维表面接枝了纳米SiO2粒子。对制备过程中各步获取的样品进行了表面形貌表征和傅里叶红外光谱分析,并讨论了纳米SiO2的浓度、反应温度和时间等实验条件对接枝效率的影响。结果表明:当纳米SiO2的浓度为4%,反应温度为100℃,反应时间为4 h时,接枝效果最佳,接枝率为5.69%。

硅烷偶联剂对SSBR/SiO_2混炼胶体系动态流变行为的影响

研究了高填充白炭黑(SiO2)补强溶液聚合丁苯橡胶(SSBR)混炼胶体系的动态流变特性,分别考察了在2个混炼温度(120℃、160℃)下添加3种不同偶联剂(TESPT、TESPD、NXT)对其体系中SiO2粒子表面改性的效果.结果表明,在较低混炼温度下添加偶联剂,不利于SiO2粒子表面改性.在较高混炼温度下,偶联剂TESPT、PESPD、NXT均对SiO2粒子表面有改性效果,但同时引起混炼胶不同程度的焦烧,其中以TESPT最明显.随SiO2粒子表面改性程度的提高,出现“Payne效应”的临界应变(γc)值以及低频率(ω)区域lgG′-lgω曲线的斜率值均增大,反映出偶联剂对SiO2与SSBR相互作用的促进以及SiO2粒子分散的改善.

纳米SiO_2表面接枝及其在原位乳液聚合体系中的分散稳定性

用湿法改性方法将硅烷偶联剂接枝在纳米SiO2表面上，并分析了pH值、反应时间、反应温度及硅烷偶联剂的加入量对接枝效果的影响，继而讨论了接枝后的纳米SiO2在原位乳液聚合过程中的分散稳定性．结果表明，较佳的改性工艺条件为：pH值为3～4，反应温度为80℃，反应时问为120min，硅烷偶联剂的加入量为纳米SiO2重量的10％左右．接枝了硅烷偶联剂的纳米SiO2，能够使乳化剂聚集在其表面上，形成“胶束”区域，从而提高了在乳液聚合体系中的分散性和稳定性．

KH570改性纳米SiO_2的制备及应用

以硅烷偶联剂KH570为改性剂、乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS)为助剂,对纳米SiO2进行表面改性。研究了改性剂和乳化剂用量对纳米SiO2亲油化度和平均粒径以及SiO2水溶液外观和稳定性的影响,获得了较佳的用量:KH570占纳米SiO2质量分数的9%,SDS则为3%。通过红外光谱、扫描电镜对改性纳米SiO2及其丙烯酸–聚氨酯(SPUA)复合膜进行了表征,与工业品丙烯酸–聚氨酯乳液(PUA)进行对比,测试了涂膜性能。结果表明,纳米SiO2与KH570发生了化学接枝键合;改性后的纳米SiO2粒径更小,分布更窄,在乳液中的分散性更好;SPUA涂膜的附着力、冲击强度和柔韧性与工业PUA产品相当,但硬度更高,吸水率降低。

乙烯基三乙氧基硅烷表面改性纳米SiO_2

采用硅烷偶联剂A-151处理的纳米二氧化硅(SiO2)粒子,具有良好的疏水性,并且反应副产物没有腐蚀性,有利于保护设备和环境。对改性前后纳米SiO2的表面进行研究,证明该工艺能够实现纳米SiO2的表面改性,能够有效分散纳米SiO2聚集体。红外光谱分析表明,A-151确实已经和纳米SiO2表明的羟基发生了化学反应。

硅烷偶联剂对炭黑/白炭黑增强丁腈橡胶填料网络结构及动态性能的影响

研究了硅烷偶联剂种类及其并用对炭黑/白炭黑增强丁腈橡胶(NBR)填料网络结构及动态性能的影响。结果表明,硅烷偶联剂双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si 69)能有效降低炭黑/白炭黑增强NBR混炼胶的Payne效应,促进填料在橡胶基体中的分散,而硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH 550)或其与Si 69并用并未减弱NBR混炼胶的Payne效应;这2种偶联剂的加入均能有效阻止填料在硫化过程中的聚集行为,减弱硫化胶的填料网络结构,增强NBR硫化胶填料网络的瞬时恢复重建能力;硅烷偶联剂改性炭黑/白炭黑增强NBR硫化胶的Payne效应减小,其中用Si 69改性的硫化胶的Payne效应最小;KH 550或其与Si 69并用改性的硫化胶在小应变(小于30%)范围内有较低的损耗因子,而仅用Si 69可使硫化胶在整个应变振幅(0～100%)内均有较低的损耗因子。

硅烷偶联剂KH-560改性纳米二氧化硅

用硅烷偶联剂KH-560对纳米SiO2样品表面进行接枝改性研究。考察了纳米SiO2的用量、KH-560百分含量、改性温度以及改性时间对改性效果的影响。采用红外光谱、热重分析手段对表面改性前后的纳米SiO2进行表征。纳米SiO2最佳工艺改性条件:纳米SiO2用量4%,KH-560百分含量2%,改性温度90°C,改性时间6 h。