本文選題：原位表面修飾　切入點(diǎn)：納米SiO2　出處：《河南大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：納米SiO2作為聚合物的增強(qiáng)材料被廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、粘合劑、涂料等領(lǐng)域,但其表面能高,易于團(tuán)聚,難以在聚合物中很好的分散,致使其在應(yīng)用中無法發(fā)揮納米粒子的優(yōu)異特性。而常用的納米SiO2改性方法是對納米團(tuán)聚體的改性,改性效果有限,難以從根本上解決SiO2的團(tuán)聚問題,如果能通過控制納米SiO2的制備條件,在合成的過程中對其進(jìn)行修飾,制得高分散性的納米SiO2,將為SiO2在聚合物中的應(yīng)用開辟一條新的途徑。本文以泡花堿作為硅源,采用液相原位表面修飾技術(shù),通過控制反應(yīng)過程中的各項(xiàng)參數(shù),制備出在不飽和聚酯中具有較好分散性的納米SiO2以及可反應(yīng)型納米SiO2,并選用可反應(yīng)型納米SiO2濾餅作為單體,參與不飽和聚酯樹脂的合成反應(yīng),制備出不飽和聚酯/納米SiO2雜化材料,考察了可反應(yīng)性納米SiO2對不飽和聚酯的改性效果,闡述了其改性機(jī)理。本文的主要研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下:1、高分散性納米SiO2的制備采用液相原位表面修飾技術(shù),制得表面功能化的高分散性納米SiO2。其最佳合成條件為:泡花堿模數(shù)為1,改性劑HMDS用量與SiO2物質(zhì)的量比為1:5,分散劑乙醇用量為溶液質(zhì)量4%、采用pH調(diào)節(jié)劑3作為酸化劑、溶液中泡花堿濃度為12%、陰離子型表面活性劑A為SiO2質(zhì)量的1%。2、可反應(yīng)性納米SiO2的制備采用硅烷偶聯(lián)劑KH560為改性劑,合成了表面含有環(huán)氧基團(tuán)的可反應(yīng)性納米二氧化硅Si-E,并以此為基礎(chǔ),在Si-E表面分別接枝二乙醇胺和氨基乙酸,制備出表面含活性羥基鏈的二氧化硅Si-H和表面含活性羧基鏈的納米二氧化硅Si-C。3、納米SiO2的結(jié)構(gòu)性能表征采用TEM、IR、XRD、TG、BET等表征手段及物性分析方法對制備的納米SiO2進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性質(zhì)分析,結(jié)果顯示:制得的高分散性納米SiO2和可反應(yīng)性納米SiO2在不飽和聚酯中均有很好的分散性,表觀密度較小,透光率高、吸油值和比表面積較大,平均粒徑在100nm,呈球形鏈狀結(jié)構(gòu)。4、可反應(yīng)性納米SiO2/不飽和聚酯雜化材料的制備及表征以可反應(yīng)性納米SiO2為單體,并直接以濾餅的形式參與不飽和聚酯聚合反應(yīng),制備出了一系列不飽和聚酯/納米SiO2雜化材料。對雜化材料的結(jié)構(gòu)分析表明可反應(yīng)性納米SiO2參與了不飽和聚酯的縮聚反應(yīng)。性能分析結(jié)果表明,雜化材料的粘度、耐堿性、力學(xué)性能與純不飽和聚酯相比得到明顯提高,其中Si-H型納米SiO2對雜化材料力學(xué)性能提高最顯著,當(dāng)表面改性劑與SiO2用量為1:5時,Si-H在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度達(dá)到最大,分別比純樹脂提高41.2%和112%;Si-E型納米SiO2的加入,對不飽和聚酯粘度和耐堿性提高最顯著。5、對比了同等條件下可反應(yīng)性納米SiO2粉體和濾餅以及氣相法未改性的納米SiO2對不飽和聚酯的改性效果,分析表明使用可反應(yīng)性納米SiO2濾餅制備的雜化材料性能較好。
[Abstract]:Nanocrystalline SiO2 is widely used in rubber, plastics, adhesives, coatings and other fields as polymer reinforcements, but its surface energy is high, easy to agglomerate, so it is difficult to disperse in polymer. It is difficult to solve the problem of SiO2 agglomeration fundamentally because of the limited effect of the modification of nano-aggregate, which is the most common modification method of nano-aggregate, which can not be used to play the excellent properties of nano-particles in application. If we can control the preparation conditions of nanometer SiO2 and modify it in the process of synthesis, the highly dispersible nano-SiO _ 2 will open up a new way for the application of SiO2 in polymer. Nano-sized SiO2 and reactive nano-SiO _ 2 with good dispersion in unsaturated polyester were prepared by liquid-phase in-situ surface modification technique, and the reactive nano-SiO _ 2 filter cake was selected as monomer by controlling the parameters in the reaction process. The unsaturated polyester / nano SiO2 hybrid material was prepared by taking part in the synthesis of unsaturated polyester resin. The modification effect of reactive nano SiO2 on unsaturated polyester was investigated. The main research contents and results of this paper are as follows: 1. The preparation of high dispersible nanometer SiO2 is prepared by liquid phase in situ surface modification. The highly dispersible nano-SiO2 with surface functionalization was prepared. The optimum synthetic conditions were as follows: the modulus of flowered alkaloid was 1, the ratio of HMDS to SiO2 was 1: 5, the amount of dispersant ethanol was 4wt% of solution, and pH modifier 3 was used as acidifier. The concentration of vesicular base in the solution is 12, the anion surfactant A is 1 / 2 of the mass of SiO2, and the reactivity nanometer SiO2 is prepared with KH560 as the modifier. The reactive nano-silica Si-E with epoxy group on the surface was synthesized and grafted with diethanolamine and aminoacetic acid on the surface of Si-E, respectively. Silica Si-H with active hydroxyl chain and nano-silica Si-C.3with active carboxyl chain on the surface were prepared. The structure and properties of nanometer SiO2 were characterized by means of characterization and physical property analysis. The results show that both the highly dispersible nanometer SiO2 and the reactive nano SiO2 have good dispersibility, low apparent density, high transmittance, high oil absorption value and specific surface area in unsaturated polyester. The average particle size was 100 nm, with a spherical chain structure of .4.The reactive nano SiO2/ unsaturated polyester hybrid material was prepared and characterized by reactive nano SiO2 as monomer, and directly participated in unsaturated polyester polymerization in the form of filter cake. A series of unsaturated polyester / nano SiO2 hybrid materials were prepared. The structure analysis of the hybrid materials showed that the reactive nano SiO2 participated in the Polycondensation reaction of unsaturated polyester. Compared with the pure unsaturated polyester, the mechanical properties of the hybrid materials were obviously improved by Si-H nano-sized SiO2, and the mechanical properties of the hybrid materials were improved most significantly. When the amount of surface modifier and SiO2 was 1:5, the tensile strength and impact strength of Si-H reached the maximum when the mass fraction was 1, which was 41.2% higher than that of pure resin and 112Si-E type nano-sized SiO2, respectively. The viscosity and alkalinity resistance of unsaturated polyester were improved significantly. The effects of reactivity nanometer SiO2 powder, filter cake and gas phase unmodified nano SiO2 on unsaturated polyester were compared under the same conditions. The results showed that the hybrid material prepared by reactive nano SiO2 filter cake had good properties.
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;TQ127.2

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本文編號：1691164