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1、建材世界2014年第35卷第6期doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2014.06.002SiO2表面改性机理及其对高分子材料性能的影响荆小伟,钱潜,李佩悦(蚌埠玻璃工业设计研究院,蚌埠233018)摘要:该文简要介绍了SiO2表面改性机理,对其作为填料改性高分子材料的研究进行了梳理,针对橡胶、塑料、涂料及胶黏剂等进行了一一阐述,并对未来研究内容及方向做出展望。关键词:刚性无机材料SiO2;表面改性;填料;高分子材料MechanismofSiO2SurfaceModificationandIt
2、sAffectingtothePropertiesofPolymerMaterialsJINGXiao-wei,QIANQian,LIPei-yue(BengbuDesign&ResearchInstituteforGlassIndustry,Bengbu233018,China)Abstract:ThisarticleintroducedSiO2surfacemodification,compliedtheresearchresultofthepolymermaterialsmodifiedasfiller,il
3、lustratedtheresearchresultsuchasrubber,plastic,coatingsandadhesives,andissuedtheresearchcontentanddirectionofthefuture.Keywords:rigidinorganicmaterialSiO2;surfacemodificaion;filler;polymermaterials高分子材料具有结构独特、易于改性和加工的特点,也具有其他材料无可比拟、不可取代的许多优异性能,促使其在国民经济建设、国防及科学
4、技术应用等领域具有不可替代的优势,已逐渐发展成为人们生产生活中不可或缺的材料之一。然而,随着时代的发展和科学技术的进步,对高分子材料性能方面提出了更高要求。因此,对高分子材料性能方面的改良研究越来越多,如通过调整高分子材料内在分子结构、与其他有机高分子材料进行共混以及采用无机刚性粉体作为添加剂等手段。其中,通过采用刚性无机材料(如炭黑、黏土、SiO2等)作为添加剂,可以在很大程度上提高高分子材料性能,已成为学者们争相研究的热点。刚性无机材料SiO2具有很高化学稳定性和热稳定性,无毒,无刺激,使用安全,在自然界中分布
5、广泛,对高分子材料改性有着重要作用。但无机刚性粉体SiO2颗粒表面具有很强极性,是典型亲水性材料,与亲油高分子材料物性间存在巨大差异,难以在有机基体中均匀分散。另外,SiO2作为添加剂,颗粒尺寸通常较小,甚至为纳米颗粒,颗粒表面氢键的存在极大表面能使其极易发生团聚,以聚集体形式存在,分散效果差。苏[1]瑞彩等也从SiO2内外表面原子所受力场不同的角度分析了SiO2团聚机理,即处于晶体内部原子受力受到来自周围对称价键力和稍远原子的范德华力,受力对称,价键饱和,而表面原子受力来自其临近内部原子的非对称价键力和其他原子的
6、远程范德华力,受力不对称,价键不饱和,易与外界原子键合形成大颗粒团聚体。SiO2的这些特性使其极不易分散,因此,要发挥无机刚性粉体SiO2独特作用,必须改善其在高分子材料基体中的分散效果,改善与高分子材料的亲和性、相容性,提高其加工流动性,增强两相间界面结合力,以此来增加其填充量,提高高分子材料性能。该文根据前人的研究成果,分析表面活性剂对无机刚性材料SiO2表面改性作用机理;并阐述了采用不同改性剂、不同改性方法表面改性对SiO2作为填料对高分子材料中橡胶、塑料、涂料、胶黏剂等性能影响。1SiO2表面改性机理SiO
7、2表面亲水疏油,在有机质中难以均匀分散,与有机体间结合力差,因此使用前必须对其进行表面改收稿日期:2014-08-13.作者简介:荆小伟(1979-),工程师.E-mail:13505521621@139.com6建材世界2014年第35卷第6期[2-4]性。SiO2颗粒表面含有大量羟基基团,使其呈现为亲水性,该结果已经被大量文献中未改性SiO2红外光[5]谱分析结果中验证,且其等电点pH≈2~3。针对SiO2颗粒表面特性,其在液相中改性机理有3种,即静[6]电作用机理、吸附层媒介作用机理以及化学键键合作用机理。1
8、.1静电作用机理和吸附层媒介机理静电作用机理即利用化学键-离子键形成的本质,利用SiO2颗粒表面具有—OH基团,根据相反电荷在颗粒表面的相互吸引作用完成包覆。其本质是利用静电作用,阴阳离子之间可以作用在任何方向上,方向性差。[7]吸附层媒介机理是对SiO2颗粒表面进行处理形成一层有机吸附层,通过有机吸附层媒介作用,提高SiO2颗粒与高分子材料的亲和性,达到均
