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硅溶胶的表面改性及应用进展

编辑:银丰技术部来源:银丰技术 浏览次数: 日期:2020-08-25

硅溶胶是指纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散体系。有许多优良性质如大比表面、高吸附性、高分散度( 几纳米到几十纳米) 、高耐火绝热性等。由于硅溶胶中的 SiO2含有大量的水及羟基,故硅溶胶也可以表述为 SiO2·n H2O硅溶胶众多优良的性能使其得到广泛的应用。

对硅溶胶进行表面改性,使硅溶胶中的二氧化硅粒子能在聚合物中均匀分散,提高材料的稳定性。对于硅溶胶中纳米 SiO2的改性不同于粉体的无机粒子,其改性是在溶胶中进行,并且在整个改性过程一般需要始终保证粒子的单分散性和稳定性。

对硅溶胶进行金属盐改性,制备高浓度且稳定的硅溶胶,用于造纸领域,硅溶胶中具有高比表面积的二氧化硅粒子可起到助留剂作用,与传统的助留剂相比,二氧化硅粒子可提高留着率,在改善滤水性能的同时而不破坏其成形。常见的金属盐改性硅溶胶有:铝改性硅溶胶和硼改性硅溶胶。铝改性硅溶胶是一种含铝的聚硅酸盐,聚硅酸对铝离子有特殊的反应能力和吸附作用。硼改性硅溶胶一般是作为硼硅玻璃和硼硅矿物质而应用,硼改性硅溶胶微粒体系助留助虑效果优于铝改性硅溶胶微粒体系。

硅烷偶联剂是常用的硅溶胶改性剂,其作用机理为偶联剂分子中的一部分基团( 硅烷键) 可与硅溶胶中的二氧化硅粒子表面形成强力的化学键合,并且硅溶胶中的二氧化硅粒子表面通过选择一种有机功能基可有效地改善表面性质和反应活性。常用方法包括后改性法和原位改性法。后改性法被广泛用于硅溶胶的改性,它是采用两步法,首先通过传统方法法制备出硅溶胶,然后将硅烷偶联剂与硅溶胶中表面硅羟基通过共价键键合,从而达到改性的目的。原位改性是相对于后改性法的另外一种改性硅溶胶的方法,相对于后改性法而言,有机硅烷可均匀分散在合成的溶胶中,同时减少了反应过程,与后改性法各存在自身优势和缺点,互为补充。

硅溶胶中二氧化硅纳米粒子的表面改性已成为材料研究领域的重点。首先,与普通硅溶胶相比,改性后的硅溶胶其性能得到更好的改善,比如良好的疏水性以及稳定性,尤其是在复合材料中的应用,硅溶胶的表面改性使得其中的二氧化硅粒子与有机物质相容性更好。其次,表面改性会使得硅溶胶在耐高温材料、光电子材料以及生物材料等先进领域有更大更好的发展。

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