氣相法二氧化硅的表面改性.pdf

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1、研究·開(kāi)發(fā)蔭機(jī)‘l蔭料，2010，24(1)：37～39SILICONEMATERIAL氣相法二氧化硅的表面改性趙春明，朱曉靜，梁曉晨，徐浩，張爽(沈陽(yáng)化工股份有限公司，沈陽(yáng)110026)摘要：以氣相法二氧化硅為原料，六甲基二硅氮烷為改性劑，采用干法工藝對(duì)氣相法二氧化硅表面進(jìn)行改性，探討了六甲基二硅氮烷用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)氣相法二氧化硅表面改性效果的影響。結(jié)果表明，當(dāng)六甲基．2-硅氮烷用量為氣相法二氧化硅質(zhì)量的25％、反應(yīng)溫度為150℃、反應(yīng)時(shí)間為40min時(shí)，二氧化硅表面的硅羥基數(shù)量最少，比改性前減少97％：關(guān)鍵詞：氣相法二氧化硅，表面改性，六甲基．2-硅氮烷中圈分類

2、號(hào)：TQ127．2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009—4369(2010)O1—0037—03氣相法二氧化硅(俗稱氣相法白炭黑)是有限公司。由氯硅烷經(jīng)氫氧焰高溫水解制得的一種精細(xì)、特電子天平：AV412，沈陽(yáng)杰龍儀器有限公殊的無(wú)定形粉體，其產(chǎn)品純度高、平均原生粒徑司；白鋼反應(yīng)器裝置：自制。為7～40nm、比表面積50～380Ill／g、SiO，質(zhì)量1．2實(shí)驗(yàn)方案分?jǐn)?shù)不小于99．8％，是一種多功能的添加劑，本實(shí)驗(yàn)采用干法工藝對(duì)氣相法二氧化硅進(jìn)行廣泛應(yīng)用于硅橡膠、涂料、復(fù)合材料中，起到補(bǔ)改性，即將干燥的氣相法二氧化硅與六甲基二硅強(qiáng)、增稠、觸變等作用。!。但應(yīng)用中存在一個(gè)氮烷蒸汽接觸

3、并進(jìn)行反應(yīng)(工藝流程見(jiàn)圖1)。將關(guān)鍵問(wèn)題，就是如何與聚合物更好的相容，使其100g氣相法二氧化硅在反應(yīng)器中升溫到150qC預(yù)熱能均勻分散在聚合物中。通過(guò)一定的工藝使某些2h；六甲基二硅氮烷通過(guò)汽化裝置汽化后進(jìn)人反應(yīng)器中，與氣相法二氧化硅反應(yīng)一定時(shí)間后出料。改性劑與氣相法二氧化硅表面的硅羥基發(fā)生反應(yīng)，消除或減少硅羥基的數(shù)量，使氣相法二氧化未反應(yīng)的六甲基二硅氮烷被中和掉。硅由親水性變?yōu)槭杷裕湍芨纳贫趸枧c聚合物的相容性。目前常用的改性劑有醇、脂肪酸、硅烷偶聯(lián)劑等等。國(guó)外已開(kāi)發(fā)出多種改性產(chǎn)品，如：Degussa公司的R974、WACKER公司的H一2000等等；國(guó)內(nèi)也有多家單

4、位進(jìn)行了相關(guān)的研究，如吉林化工研究院、中科院化學(xué)研究所等等，但都未形成規(guī)模生產(chǎn)。本實(shí)驗(yàn)以六甲基二硅氮烷為改性劑，采用于法工藝對(duì)氣相法二氧化硅進(jìn)行表面改性，研究了改性工藝對(duì)氣相法二氧化硅表面硅羥基數(shù)量的影響。1實(shí)驗(yàn)1．1主要試劑與儀器氣相法二氧化硅：A一200，本公司；六甲收稿日期：2009—09—24?；璧椋篊P，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；作者簡(jiǎn)介：趙春明(1978一)，男，助理工程師，沈陽(yáng)化工股份無(wú)水乙醇、氫氧化鈉：AR，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司研究所。E—mail：zhaochunmingl212@126．eom：·38·請(qǐng)機(jī)．1材料第24卷的燒杯中，加入25mL無(wú)

5、水乙醇潤(rùn)濕；然后加入40min后，二氧化硅表面的硅羥基數(shù)量減少不明75mL氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的氯化鈉溶液，攪顯。較佳反應(yīng)時(shí)間為45min。拌成懸濁液；用濃度為0．1mol／L的鹽酸或相同濃度的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)懸濁液pH值至4；攪拌狀態(tài)下用濃度為0．1mol／L的氫氧化鈉溶液滴定，直至pH值上升至9穩(wěn)定不變。依式1計(jì)算試樣表面的硅羥基數(shù)量。D=cV／mS×NA×10(1)反應(yīng)時(shí)間／min式中，D為硅羥基密度，個(gè)／nm；c為滴定用圖3反應(yīng)時(shí)間對(duì)氣相法二氧化硅NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，本實(shí)驗(yàn)為0．1mol／L；V為表面硅羥基數(shù)量的影響pH值從4．0升至9．0時(shí)所消耗的NaOH的體積

6、，2．3反應(yīng)溫度對(duì)改性效果的影響mL；N為阿伏伽德羅常數(shù)；S為比表面積，控制六甲基二硅氮烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％、nm／g；m為樣品質(zhì)量，g。反應(yīng)時(shí)間為45min，反應(yīng)溫度對(duì)氣相法二氧化硅表面硅羥基數(shù)量的影響如圖4所示。2結(jié)果與討論2．1六甲基二硅氦烷用量對(duì)改性效果的影響皇阜控制改性反應(yīng)時(shí)間為45min、溫度為豳{150cI=，六甲基二硅氮烷用量對(duì)氣相法二氧化硅籟蛾表面硅羥基數(shù)的影響如圖2所示。坦目阜反應(yīng)溫度／~C<_咖{圖4反應(yīng)溫度對(duì)氣相法二氧化硅表面硅羥基數(shù)量的影響由圖4可以看出，隨著反應(yīng)溫度的升高，二六甲基二硅氫烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)／％氧化硅的表面羥基數(shù)量逐漸減少；反應(yīng)溫度超過(guò)圖2六

7、甲基二硅氮烷用量對(duì)氣相法150℃以后，二氧化硅表面的硅羥基數(shù)量減少不二氧化硅表面硅羥基數(shù)的影響明顯。較佳反應(yīng)溫度為150cC。未經(jīng)處理的二氧化硅表面的硅羥基數(shù)量為3結(jié)論1．2個(gè)／nm。經(jīng)六甲基二硅氮烷處理后，二氧化以六甲基二硅氮烷為改性劑、采用干法工藝硅表面的硅羥基數(shù)量急劇下降，而且隨六甲基二對(duì)氣相法二氧化硅表面進(jìn)行改性時(shí)，較佳工藝硅氮烷用量的增加而減少；當(dāng)六甲基二硅氮烷的為：六甲基二硅氮烷用量為氣相法二氧化硅質(zhì)量質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)25％后，二氧化硅表面的硅羥基的25％，反應(yīng)溫度為150℃，反應(yīng)時(shí)間為數(shù)量減少