纳米siolt2gt类流体的制备及性能研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要纳米Si02特有的表面效应、量子尺寸效应和体积效应等使其在改性聚合物材料领域的研究报道愈来愈多。目前，国内外许多科学工作者采用纳米新技术及先进的制造工艺将纳米材料用于改性聚合物，提高高分子材料的力学、热学、电学、光学和加工性能，改善聚合物的韧性、强度、耐热性和阻燃性等，使其在许多材料研究领域引起了广泛的重视，并成为材料科学研究的热点。但是前人对纳米Si02所做的修饰只展示了在溶剂存在下的类固态行为，而没有实现宏观上的固．液相态的转换。本文在分析纳米Si02研究现状的基础上，针对其在复合材料中的应用，采用离子型

2、化学修饰法制备出了一种在无溶剂条件下具备类液体行为的纳米Si02类流体。主要研究内容如下：(1)采用Si02表面接枝改性法制备纳米Si02有机离子盐和纳米Si02类流体，比较两种不同的实验方案的优劣。研究发现先进行离子交换反应这种方法最好；通过SEM观察制得产品的微观结构，发现这种类流体具有非常规整的阵列结构，粒子分散很均匀；通过电导率测试得知，这种类流体具有很高的电导率。在25℃时其电导率为6．38x10．3s／cm，预期在抗静电材料方面具有广阔的应用前景。(2)采用正硅酸乙酯溶胶凝胶法来制备纳米Si02类流体，通过反应条件研究，‘发

3、现催化剂种类、催化剂用量、反应时间等几种影响因素对反应产物都有较大影响。研究表明，最佳的反应条件为：催化剂用量为：mol(盐酸)／mol(TEOS)为0．02；水的用量为：mol(水)／tool(TEOS)为8；反应时间为：24h，催化剂选择盐酸。(3)将制得的纳米Si02类流体与PVC进行机械共混，制备了纳米Si02类流体／PVC复合材料。利用SEM考察了类流体在PVC中的分散情况，观察发现经改性后的纳米粒子在复合材料中分散均匀，粒径小，这说明表面改性促进了纳米粒子在聚合物基体中的分散。(4)研究发现该复合物在常温下的电导率为为2．8

4、x10"5s／crn。这个数据表明纳米Si02类流体对PVC电性能的改善作用很好，它是一种优良的抗静电剂。我们发现这种类流体具备非常规整的微观结构，低的粘度以及高的电导率，在新型增塑剂、半导体等方面具有非常广阔的应用前景。关键词：纳米二氧化硅表面改性Si02类流体电导率复合材料武汉理T大学硕士学位论文AbstractNanosilicaparticlegetmoreandmoreattentioninthefieldofmodifiedpolymermaterialsduetoit’Sinherentsurfaceeffect，quan

5、tumsizeeffectsandvolumeef-feet．Now,nanometernewtechnologyandadvancedmanufacturingtechnologyareusedbymanyscienceworkersathomeandabroadtomodifypolymer,inordertoim—provethemechanical，thermology,electricity,opticalandprocessingpropertiesofpolymermaterials，increasetheirtoughn

6、ess，strength，heatresistance，flameretardancyandetc，whichmakeitbeahotpointinmaterialresearch．Theresearchstatusofnanosilicahasbeenreviewedinthispaper．Andaccordingtoit’Sapplicationinthefieldofcompositematerial，ion—typechemicalmodificationWasemployedtointroduceanorganiclongsi

7、liconequaternaryammoniumsalttothesurfaceofnanosilicaparticles，whichWasfoundtobeananosilicaorganicionsalt．Thenbymeansoffurtherionchangereaction，solventlessnanosilicawithliquid-likebehaviorintheabsenceofadiluentorsolventaresynthesized．Thenanosilicafluidspossessanarraymicro

8、structure、verylowviscosityandhighconductivity,whichmayhaveabrightapplicationforegroundinthefieldsofnewt