表面修饰纳米二氧化硅及其与聚合物的作用

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1、万方数据第20卷第10期2008年10月化学进展PROGRESSINCHEMISTRYV01．20No．100c￡．．2008表面修饰纳米二氧化硅及其与聚合物的作用*束华东李小红一张治军(河南大学特种功能材料重点实验室开封475001)摘要本文综述了近几年国内外对纳米二氧化硅的表面化学修饰及其在聚合物基纳米复合材料中与基体作用方式的研究工作。对纳米SiO：进行表面修饰可以改善纳米颗粒与聚合物基体间的亲和性，同时可以使纳米SiO：表面功能化，有利于SiO：与聚合物基体间形成强的结合力。纳米si02与聚合物

2、基体间可以以吸附力、氢键、共价键等方式结合，不同的结合方式对材料性能也会产生不同程度的影响。关键词纳米二氧化硅聚合物复合材料表面修饰作用方式中图分类号：0613．72；TB332文献标识码：A文章编号：1005—281X(2008)10．1509．06SurfaceModifiedNano—SilicaandItsActiononPolymerShuHuadongLiXiaohong。’ZhangZhijun(KeyLabforSpecialFunctionalMaterials，HenanUniver

3、sity，Kaifeng475001，China)AbstractInthispaper，theresearch011surfacemodificationofnanosilicaanditsactionmodewithpolymerarereviewed．AfternanosilicaisSurface—modified，itscompatibilitywithpolymericmatrixisimproved．Inthemeantime，thesurfaceofnanosilicaisfunctio

4、nalized，whichispropitiousforstrongbondingforcewithpolymer．Thecombiningmodessuchasadsorptionaffinity，hydrogenbondandcovalentbondcanbeformedbetweenthesilicaandthepolymericmatrix，whichaffecttheperformanceoftheformednanocomposites．Keywordsnanosilica；polymers

5、；compositematerials；surfacemodification；actionmode近些年，聚合物／无机纳米复合材料以其独特的性能引起了广泛的重视并取得了较快的发展。该复合材料不仅可以综合利用聚合物的韧性、可加工性、介电性和无机粒子的强度、模量、尺寸稳定性等优良性能，还为赋予材料新的特殊功能提供了可能。碳酸钙、二氧化钛和蒙脱土等许多无机纳米材料都曾用作该复合材料的无机相，并取得了理想的效果。纳米二氧化硅是最早诞生的纳米材料之一，也是目前世界上大规模生产的一种纳米粉体材料。作为一种优良的结

6、构和功能材料，纳米二氧化硅具有高表面活性、高比表面积、低比重、耐高温、耐腐蚀以及无毒无污染等性能，在陶瓷、塑料、橡胶和催化剂等许多领域有着广泛的应用。聚合物／--氧化硅纳米复合材料更是吸引了许多研究者的目光，大量相关的文献及工作被相继发表和报道。二氧化硅在聚合物基复合材料中的应用在20世纪80年代已有报道，Kennedy等⋯研究了二氧化硅对全同聚环氧丙烷结晶性能的影响。纳米二氧化硅表面能高，在使用中极易团聚，并且纳米二氧化硅与大多数聚合物材料相容性差，不能达到理想的复合材料性能。对纳米二氧化硅进行表面修

7、饰不但可以有效防止团聚的发生，而且可以大大改善其与聚合物材料的相容性，提高分散稳定性。同时，表面修饰还可以赋予纳米二氧化硅表面特殊的官能团，改善其与聚合物的结合力，赋予复合材料特殊的功能。本文作者结合自己课题组的工作，综述了近些年纳米二氧化硅表面修饰及其与聚合物基体材料的相互作用，以及不同作用方式对材收稿：2007年11月，收修改稿：2008年1月*国家重点基础研究发展计划973项目(No．2007CB607606)资助**通讯联系人e．mail：xiaohonglil2345@yahoo．COrn．c

8、n万方数据化学进展第20卷料性能的影响等方面的研究进展。l纳米SiO：的表面化学修饰纳米SiO：呈三维网状结构，表面存在大量的不饱和残键和不同状态的羟基(如图I)，这使得纳米SiO：表面能高，处于热力学非稳定状态，具有很高的化学活性。利用这一特殊性质，可以使多种物质接枝到纳米SiO：颗粒表面，改善颗粒表面状态，实现对其化学修饰。同时修饰物还可以将不同的有机官能团引到纳米SiO：颗粒表面，使其功能化。?H八?HoH／o弋H弋尸一Si—O-Si