PDF《乙烯基三乙氧基硅烷表面改性纳米 SiO2》

1 吸收峰明显减弱 ,说明 羟基的量有所减少 ,也说明了 A2151 确实与 SiO2 纳 米粒子表面的羟基相偶合或链接. ・

9 2 ・ ? 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 化工新型材料第34 卷2.

6 接枝在超细 SiO2 表面上的硅烷偶联剂的几何 构型及键长电荷分布 根据文献[4 ] 提出的超细 SiO2 表面硅烷偶联剂 的接枝机理 ,对A2151 气体分子在纳米 SiO2 表面接 枝结构进行简化处理 ,SiO2 表面的硅原子以

1 个Si2 O 键与 A2151 连接 ,其它键采用羟基饱和.并且运 用Berny 能量梯度法 ,采用

6231 G基组 ,对A2151 气 体分子在超细 SiO2 表面接枝的几何构型优化.在 计算中 ,采用 DF T[5 ] 中的 B3L YP 方法 ,电荷采用 Mulliken 分布,计算均用Gaussian2003 软件在SGI1450 工作站上完成.优化出的 A2151 气体分子 在纳米 SiO2 表面接枝的部分几何构型如图

3 所示. 计算出的分子中的键长及电荷分布如表

1 所示. 图3A2151 在纳米 SiO2 表面接枝的部分构型图 表1B3LYP/ 623G优化的 A2151 在纳米 SiO2 表面接枝的几何参数 元素 键 键长/ nm 净电荷 O R (1 ,2) 16.

946 - 0.

814730 O R (2 ,3) 16.

857 - 0.

910220 Si R (3 ,4) 17.

427 1.

405860 O R (3 ,6) 17.

009 - 0.

819284 O R (3 ,9) 18.

627 0.

406347 H R (4 ,5) 9.

205 - 0.

778409 H R (6 ,7) 9.

689 0.

410983 H R (9 ,10) 10.

884 - 0.

094410 C R (9 ,11) 13.

416 0.

170966 C R (11 ,12) 10.

878 - 0.

239740 H R (11 ,13) 10.

864 - 0.

143638 3 改性纳米 SiO2 对丁基橡胶的增强作用 利用 XK2160 开放式炼胶机对卤化丁基橡胶、 填料、 硫化剂和改性剂等进行混炼均匀 ;

在145 ℃ 下 ,利用 XLB2D (Q)

350 *350 *2

25 T 平板硫化机 对混炼胶硫化 40min.通过试验 , 未改性的纳米 SiO2 填充丁基橡胶 ,不但起不到增强作用 ,拉伸强 度还有所下降.这是由于纳米 SiO2 粒径小 ,表面能 大 ,易于团聚 ,通常以二次聚集体的形式存在 ,并与 丁基橡胶的相容性不好 ,这在一定程度上对其增强 性能产生不同程度的影响.其复合材料受到外界作 用力时 ,弱界面首先受到破坏 ,出现裂纹[6] .改性后 纳米 SiO2 填充丁基橡胶 ,当其用量为

3 % ,拉伸强度 达到最大 ,并且其拉伸强度远大于不填充的和填充 未改性的纳米 SiO2 的丁基橡胶.这是由于纳米 SiO2 经过有机物质处 理后 , 纳米粒 子由 刚 转 柔 ,提高了表面活性 ,增加了与聚合物链之间的相 容性和结合力[7 ] .另外 ,改性后纳米 SiO2 不易二次 聚集 ,其表现小尺寸效应、 量子效应、 电子隧道效应、 不饱和价效应等 ,使纳米颗粒与橡胶大分子发生键 合作用 ,甚至会在一定程度上弥补界面结合力的不 足.受到外力作用时 ,纳米粒子不易与基体脱离 ,在 基体内产生很多的微变形区 ,吸收大量的能量 ,使基 体较好地传递所承受的外应力 ,而且因为应力场的 相互作用 ,又能引发基体屈服 ,消耗大量的冲击能 , 从而达到同时增韧和增强的作用[8] .

4 结论选用 A2151 作为表面改性剂 ,不产生对设备的 腐蚀和环境的污染 ,反应产生的副产物乙醇气体可 以用水来吸收.纳米 SiO2 粒子经 A2151 表面改性 处理后 ,疏水性良好 ,表面羟基数明显减少 ,粒子之 间相互作用力明显减弱 ,团聚行为得到较大改善. 改性后纳米 SiO2 和丁基橡胶有良好的相容性 ,填充 丁基橡胶能显著地提高其拉伸强度. 参考文献 [1 ] 刘鹏 ,薛群基 ,田军 ,等. [J ]. 化学物理学报 ,2003 ,16 (6) ∶ 481~486 [2 ] 潘懋. [J ]. 化学世界 ,1993 ,8 ∶ 380~383 [3 ] 王惠玲 ,宁延生. [J ]. 无机盐工业 ,2002 ,34(2) ∶ 33~35 [4 ] Wu W ,Chen J . F , Shao L ,et al. [J ]. J Univ Sci Technol Bei2 jing ,2002 ,9 (6) ∶ 426~430 [5 ] Seminjo J M , Politzer F ,Modern Density Functional theory : a tool for Chemistry [ M]. New York : Elseiver ,1995 [6 ] 吴伟端 ,潘兆橹 ,赵煌. [J ]. 电子显微镜报 ,2001 ,20 (1) ∶