納米二氧化硅的制備與表征及應用11級粉體一班郭開旋1103011026摘要：納米材料是指微粒粒徑達到納米級(1?100nm)的超細材料。當粒子的粒徑為納米級時，其本身具有量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等，因而展現(xiàn)出許多特有的性質，應用前景廣闊。納米SiO2是極具工業(yè)應用前景的納米材料，它的應用領域十分廣泛，幾乎涉及到所有應用SiO2粉體的行業(yè)。我國對納米材料的研究起步比較遲，直到“八五計劃”將“納米材料”列人重大基礎項目之后，這方面的研究才迅速開展起來，并取得了令人矚目的成果。1996年底由中國科學院固體物理研究所與舟山普陀升興公司合作，成功開發(fā)出納米材料家庭的重要一員一一納米SiO2[1]，從而使我國成為繼美、英、日、德國之后，國際上第五個能批量生產(chǎn)此產(chǎn)品的國家。納米SiO2的批量生產(chǎn)為其研究開發(fā)提供了堅實的基礎。關鍵詞：納米二氧化硅，分散劑，結構性能，應用現(xiàn)狀。納米二氧化硅的制備稱取80g二氧化硅(天津市光復精細化工研究所提供)放入馬弗爐中，加熱到800°C焙燒3小時，冷卻后，取出研磨3小時，將其磨成細小顆粒。然后再將研磨過的二氧化硅細顆粒放入馬弗爐中，將溫度升高到800C焙燒4小時，冷卻后，取出研磨2小時。然后再焙燒，研磨，直到將二氧化硅磨成白色的粉末為止。分別使用1000C、1200C的溫度重復上面的實驗?；瘜W改性與硬脂酸反應稱取5g納米二氧化硅粉體分散在30ml去離子水中，置于超聲波中分散45min，然后再抽濾得濾液，再次超聲波分散30min。稱取0.5g硬酯酸加入到二氧化硅溶液中，加熱到50°C，使硬酯酸溶解。高速攪拌，使硬酯酸分散成小液滴，吸附到二氧化硅表面，并與其發(fā)生化學反應，得樣品1。與乙二胺反應稱取5g納米二氧化硅粉體分散在30ml去離子水中，置于超聲波中分散45min，然后再抽濾得濾液，再經(jīng)超聲波分散30min。量取2ml乙二胺加入到二氧化硅溶液中，加熱到75C，攪拌，反應3h。得樣品2。與丙三醇反應稱取5g納米二氧化硅粉體分散在30ml去離子水中，置于超聲波中分散45min，然后再抽濾得濾液，再經(jīng)超聲波分散30min。量取1.5ml丙三醇加入到納米二氧化硅溶液中，加熱到45C，攪拌，反應2h。得樣品3。產(chǎn)品結構表征與性能檢測產(chǎn)品紅外光譜分析分別取樣品1（自制納米二氧化硅）、2（四川宏杰國際貿易有限公司提供）、3（改性后的自制的納米二氧化硅）、1g于表面皿內，放入烘箱內干燥，將固體研磨成粉末。然后再取少量粉末和溴化鉀混合均勻壓片，用傅立葉紅外光譜儀掃描。紫外光光譜分析取樣品5、6乳液10ml，倒入到250ml容量瓶中，加入240ml去離子水使乳液稀釋25倍，用可見-紫外分光光度儀測試樣品在紫外區(qū)的吸收情況。紫外吸收系數(shù)的測試剪取直徑為5厘米的圓形滌綸針織物(167dtex/48f)布樣7塊，備用。取5、6、7號樣品液5ml于1號、2號、3號燒杯中，再加入5ml去離子水。將3塊布塊浸入到樣品液中。備用。取5、6、7號樣品液10ml于4號、5號、6號燒杯中，將剩下的三塊布塊浸入到樣品液中，備用。將用樣品液處理過的布樣在軋余率控制為50%的軋車上軋壓，再在150°C的烘箱內烘干，采用紫外吸收-防曬系數(shù)測試儀掃描1、2、3、4、5、6、7(未做任何處理)布樣。有機溶劑沉降實驗取6支試管，分別標上1、2、3、4、5、6，在1號試管內加入5ml樣品1乳液，2號試管中加入5ml樣品2乳液，3號試管中加入樣品3乳液，4號試管中加入5ml樣品4乳液，5號試管中加入5ml樣品5乳液，6號試管中加入5ml只經(jīng)過超聲波分散45分鐘的二氧化硅溶液，然后分別往每支試管中加入10ml正丁醇，震蕩，靜置。四納米二氧化硅的應用在橡膠改性中的應用常規(guī)的SiO2用作橡膠補強劑時，在橡膠中以二次聚集體的形態(tài)存在，因而不能充分發(fā)揮其補強橡膠的功能。如改用納米SiO2作添加劑，采用溶膠-凝膠技術，既可改善其在橡膠中的分散程度而賦予橡膠優(yōu)越的力學性能，同時還可以根據(jù)需要進行控制和人工設計具有特殊性能的新型橡膠，如通過控制納米SiO2的顆粒尺寸，可以制備對不同波段光敏感性不同的橡膠，既可作為抗紫外輻射的橡膠，又可作為紅外反射橡膠或利用它的高介電性能制成絕緣性能好的橡膠。另外，還可利用納米SiO2改性輪胎側面膠，生產(chǎn)彩色輪胎。在涂料中的應用納米SiO2具有常規(guī)SiO2所不具有的特殊光學性能，它具有極強的紫外吸收，紅外反射特性。經(jīng)分光光度儀測試表明，它對波長400mn以內的紫外光吸收率高達70%以上，對波長400nm以內的紅外光反射率也達70%以上。它添加到涂料中能對涂料形成屏蔽作用，達到抗紫外老化和熱老化的目的，同時增加了涂料的隔熱性。通過納米微粒填充法，將納米SiO2作摻雜到紫外光固化涂料中，明顯地提高了紫外光固化涂料的硬度和附著力，還減弱了紫外光固化涂料吸收UV輻射的程度.從而降低了紫外光固化涂料的固化速度。納米SiO2具有三維網(wǎng)狀結構，擁有龐大的比表面積，表現(xiàn)出極大的活性，能在涂料干燥時形成網(wǎng)狀結構.同時增加了涂料的強度和光潔度，而