纳米SiO2的原位改性及在耐热涂料中的应用.pdfVIP

纳米 SiO 2 的原位改性及在耐热涂料中的应用 白红英 1 , 贾梦秋 1 , 毋伟 2 , 王金玲 1 (1. 北京化工大学材料科学与工程学院 , 北京 100029 ; 2. 北京化工大学教育部超重力工程研究中心 , 北京 100029) [ 摘要 ] 采用溶胶 - 凝胶法制备纳米 SiO 2 , 并用硅烷偶联剂作为改性剂和 有机相 , 对其进行原位改性 , 制备无机有机复合材料。着重研究了改性的 SiO 2 对环氧有机硅涂料性能的影响。实验结果表明 , 纳米二氧化硅表面的物理吸 附水和硅羟基被硅烷偶联剂的有机部分所代替 , 可生成改性完全并分散均匀的 纳米二氧化硅复合材料。当硅烷偶联剂的用量适当时 , 该复合材料在环氧有机 硅树脂清漆中具有良好的应用性能 , 可提高涂层的耐热性 , 同时表现出即增强 又增韧的特性 , 显示出纳米效应。该涂料配以其它亚微米级的陶瓷粉 , 利用各 种粉体之间的协同作用 , 可形成非常致密的涂层。该涂层具有良好的耐蚀性、 热稳定和优异的物理机械性能。 0 引言 涂料的耐热性不仅与树脂基料有关 , 而且与颜填料和助剂有关。二氧化硅以其 优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性等一直是橡胶、塑料、涂料等制品的重 要填料之一 [ 1 ] 。纳米 SiO 2 与普通 SiO 2 粒子相比 , 表面 缺陷 ,非配位原 子多,与聚合物发生物理或化学结合的可能性大,增强了粒子与聚合物基体的界面 结合,提高 聚合物承担载荷的能力 ,可对聚合物起到增强、增韧的 作用 [2 ,3 ] ; 由于纳米颗粒小,在高温下具有高强度、高韧 性、高稳定性的特点 ,还可提高涂 层的热稳定性[ 4 ] 。但 纯粹制备的纳米二氧化硅 ,表面上存在着大量的各种 各样的羟基基团 , 呈极性、亲水性强 , 应用过程中很难均匀分散在有机聚合物 中 , 颗粒的纳米效应很难发挥出来 [ 1 ] 。如何将纳米二氧化硅均匀分散在复合 材料中 , 以提高复合材料的各项性能是众多科学家面临的一项难题。硅烷偶联 剂 KH560 的分子结构中含有环氧基和 -C -O -C - 基 , 与环氧有机硅相容性较 好 , 用其改性的纳米二氧化硅在环氧有机硅树脂清漆中具有良好的应用性能。 文中采用溶胶 - 凝胶法制备纳米二氧化硅 , 并将硅烷偶联剂作为改性剂和有机 相 , 对其进行原位改性 , 制备无机 - 有机复合材料 , 该复合材料均匀分散于 环氧有机硅涂料中 , 可较大地提高涂料的力学强度和耐热性。 1 实验部分 1. 1 主要原材料及设备 正硅酸乙酯 (TEOS) , 化学纯 , 北京化工厂生产 ; 硅烷偶联剂 KH560 , 南京 强卫化工有限公司生产。分子结构为 : O ( 分析纯 ); 环氧有机硅树脂 , 晨光化工研究院生产 ; 主要助剂 , 混合溶 剂 , 增塑剂 , 偶联分散剂 ( 北京化学试剂商店 ); 填料 A 、 B 、 C 三种陶 瓷粉 , 北京科技大学粉末冶金研究所。傅立叶变幻红外光谱仪 , 用于测定产品 的成分 ; 岛津 XRD -600X 射线分析仪 , 用于测定产品的晶体结构 ; 热重分 析仪 , 用于分析粉体的热性能 ; 日