
表面改性是解決以上問題的有效方法之一。改性劑的選擇直接影響到改性效果,目前采用表面活性劑、偶聯劑對納米SiO2進行表面改性研究的報道很多。采用硬脂酸鈉和十二烷基磺酸鈉兩種陰離子表面活性劑在水溶液中分別對納米SiO2進行表面改性,其中Ba2+預活化與十二烷基磺酸鈉改性聯用的效果較好。采用硅烷偶聯劑KH-570改性納米SiO2,分別分散在水和無水乙醇不同體積比例混合的溶液中進行表面改性,對比發現無水乙醇和水體積比例為3︰1的溶液中納米SiO2的表面改性效果最好。
未改性納米SiO2在無水乙醇中的團聚體尺寸較大,并且有大塊的堆積現象。這是因為未改性的納米SiO2表面與水分子作用而帶有的羥基(—OH),在無水乙醇中相互作用,以化學鍵或者氫鍵相結合,極易團聚。經KH-570改性后的納米SiO2相比改性前團聚體明顯減小。這是由于硅烷偶聯劑KH-570的水解基團與顆粒表面的羥基發生化學鍵合或物理吸附,在粒子表面形成有機吸附層,從而使改性后納米SiO2能夠較好分散在有機介質中,有效改善其團聚現象。
改性前納米SiO2團聚體直徑集中于200~300nm。改性前納米SiO2不同粒徑的團聚體中,直徑在200~600nm的團聚體占總體積的絕大多數。經硅烷偶聯劑KH-570改性后,團聚體直徑分布曲線明顯變窄,主要集中在70~100nm,占總數的一半以上,直徑在20~70nm的團聚體占總體積的多數。說明經硅烷偶聯劑KH-570改性后的納米SiO2在有機溶劑乙醇中的分散情況大大改善,分散穩定性提高。
經過添加硅烷偶聯劑KH-570,SiO2溶膠的Zeta電位明顯增大。根據膠體的電化學性質,溶膠粒子的靜電斥力作用可以減小它們之間相互碰撞的頻率,使聚結的機會大大降低,從而提高相對穩定性。Zeta電位反映了納米SiO2顆粒在溶膠中吸附帶電量的大小,可知KH-570改性后納米SiO2在溶膠中的帶電量較改性前大大提高,則納米SiO2粒子間的靜電斥力作用會隨其帶電量的增大而增大,從而其分散穩定性會顯著提高。改性后納米SiO2顆粒的分散性提高很大程度得益于表面靜電斥力的增加。
使用硅烷偶聯劑KH-570在無水乙醇和水體積比為3︰1的混合溶液中對納米SiO2進行表面改性,可以使改性劑有效的包覆粉體表面,改性后的納米SiO2粉體在有機溶劑乙醇中的分散穩定性得到有效提高,可以使其在有機物質的添加使用中更好發揮作用。
硅烷偶聯劑KH-570 http://www.mc98.cn/ShowProducts/?16-1.html