綜合性創(chuàng)新性實(shí)踐在培養(yǎng)專業(yè)工程綜合能力人才中起著非常重要的作用,本文針對(duì)綜合性和創(chuàng)新性實(shí)踐要求,設(shè)計(jì)了改性納米SiO₂的結(jié)構(gòu)和性能分析及對(duì)天然橡膠（NR）的性能影響。學(xué)生通過聯(lián)系、總結(jié)基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程知識(shí),查閱文獻(xiàn),了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵并設(shè)計(jì)出可行性實(shí)驗(yàn)方案,對(duì)不同偶聯(lián)劑的改性效果和對(duì)NR的性能影響進(jìn)行了系統(tǒng)分析。經(jīng)過綜合性和創(chuàng)新性實(shí)踐的實(shí)施,能夠讓學(xué)生交叉和系統(tǒng)融合高分子材料專業(yè)多門課程知識(shí)點(diǎn),提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和相互協(xié)助解決復(fù)雜工程問題的能力。 

【文章來源】：高分子通報(bào). 2020年10期 北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)過程實(shí)施路線圖

在試驗(yàn)前,讓學(xué)生通過文獻(xiàn)查閱總結(jié)和思考,材料表面改性的目的和需要考察的性質(zhì)有哪些?對(duì)于性質(zhì)考察需要哪些表征手段?針對(duì)于獲得的結(jié)果如何分析等。對(duì)于納米SiO2粉體,需考察改性前后納米SiO2的表面性能,采用動(dòng)靜態(tài)接觸角測(cè)定儀在室溫下以水為媒介測(cè)定,直接反應(yīng)納米粒子的表面潤(rùn)濕性。以改性劑DDES改性SiO2進(jìn)行接觸角分析,如圖2所示�？梢悦黠@看出,隨著DDES量的在增加,接觸角快速增加,當(dāng)DDES的用量達(dá)到粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%時(shí)接觸角最為突出,而DDES繼續(xù)增加,接觸角則呈緩慢下降態(tài)勢(shì)。從而說明,納米SiO2的表面偶聯(lián)劑改性可以提供納米粒子的表面活性,有利于進(jìn)一步促進(jìn)納米粒子的分散性[7]。同理,KH570改性納米SiO2的接觸角與DDES改性趨勢(shì)基本一致,其用量達(dá)到粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%時(shí)接觸角為91.3°,可見,DDES的改性效果略優(yōu)于KH570。為了進(jìn)一步對(duì)比兩種改性劑對(duì)納米SiO2的改性效果,SiO2-570和SiO2-DDES(用量均為粒子質(zhì)量10%)粒子分散穩(wěn)定性試驗(yàn)通過沉降實(shí)驗(yàn)來完成,如圖3所示。從照片中可以明顯看出,DDES改性納米SiO2粒子2天后在乙酸乙酯溶液中均能保持良好的穩(wěn)定分散狀態(tài),KH570的效果略欠佳,而未改性納米粒子2天后幾乎完全沉淀。這種現(xiàn)象也驗(yàn)證了納米粒子和改性劑在納米粒子的表面相互反應(yīng)形成復(fù)合體。這些錨固或接枝的偶聯(lián)劑分子鏈形成一定的空間位阻,限制了納米粒子的相互接觸形成團(tuán)聚體,使納米粒子在乙酸乙酯中能保持長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定分散狀態(tài)。而DDES的大分子鏈更能有效阻隔粒子的相互碰撞和團(tuán)聚,因此,進(jìn)一步驗(yàn)證DDES的改性效果優(yōu)于KH570。

從納米SiO2的表面性能和分散性的差異,可以推測(cè)其表面結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。為了進(jìn)一步探究改性前后SiO2的表面結(jié)構(gòu)變化,采用紅外光譜進(jìn)行了測(cè)試和分析,如圖4所示。由于納米粒子的尺寸小,比表面積大,具有強(qiáng)的吸附結(jié)合水能力,如圖4a所示,在3430cm-1和1630cm-1處出現(xiàn)—OH強(qiáng)吸收;KH570改性SiO2的紅外譜圖(見圖4b)顯示,在1715cm-1處出現(xiàn)了KH570的—CO特征峰;DDES改性SiO2的紅外譜圖(見圖4c)中2850cm-1和2928cm-1處出現(xiàn)了明顯的DDES的—CH2—、—CH3的特征吸收峰,同時(shí)發(fā)現(xiàn)在1100cm-1處的Si—O吸收峰明顯比KH570改性劑更寬、吸收更強(qiáng),證明納米SiO2的表面基團(tuán)已經(jīng)從Si—OH向Si—O—Si—C轉(zhuǎn)變[7～9],進(jìn)一步說明改性劑已經(jīng)通過化學(xué)吸附,被緊緊吸附在納米SiO2的表面。圖4 (a)SiO2,(b)SiO2-570和(c)SiO2-DDES的紅外光譜

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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