长链硅烷对埃洛石纳米管的表面改性研究

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1、，2011，25(4):248～252产品·应用SILICONEMATERIAL*长链硅烷对埃洛石纳米管的表面改性研究马文石，时镜镜，王维，宁平(华南理工大学材料科学与工程学院，广州510640)摘要:采用十二烷基三甲氧基硅烷对埃洛石纳米管(HNTs)进行表面改性，制备了改性埃洛石。改性后的埃洛石在甲苯、液体石蜡中的分散性提高，吸油量从90mL/100g降为51mL/100g，水接触角从2°提高到了137°，而且在pH值为3～11的水溶液中有

2、很好的稳定性;即改性后HNTs的亲油疏水性能和耐酸碱性能都得到明显的提高。运用傅里叶变换红外光谱(FT－IR)、X射线光电子能谱(XPS)及热失重分析(TG)对改性前后的HNTs进行了结构表征，结果表明:长链烷基硅烷成功接枝到埃洛石纳米管的表面，接枝量约为1.9%。关键词:埃洛石纳米管，十二烷基三甲氧基硅烷，疏水改性，吸油量，水接触角+中图分类号:TQ264.12文献标识码:A文章编号:1009－4369(2011)04－0248－05具有中空管状结构的埃洛石纳米管(HNTs)的埃洛石纳米管晶格变大，使埃洛石纳米管更容［10］是一

3、种价格低廉的天然硅铝酸盐矿物［Al2Si2O5易沉积。赖登旺等人采用γ－氨丙基三乙氧(OH)4·nH2O］，管外径为20～40nm，管内径基硅烷(KH550)对埃洛石纳米管进行疏水改10～16nm，晶层数一般是15～40，管长0.5～性，改性后对水的接触角从3°提高到了110°，［1－2］获得了良好的改性效果［11］。B.C.Guo等人首先1.5μm，具有较高的比表面积、优良的化学性能和热稳定性。埃洛石纳米管常用于制作高将甲基丙烯酸(MAA)与苯乙烯和丁二烯进行质量白色陶瓷材料［3］。近年来，埃洛石纳米管嵌段共聚，形成羧基丁苯橡胶

4、;然后通过羧基与被用来代替碳纳米管(CNTs)或氮化硼纳米管HNTs表面的羟基形成氢键，增强了丁苯橡胶和(BNNTs)作为纳米模板或纳米尺度反应器［4－5］;HNTs界面的结合力，从而改善了HNTs在丁苯［12］橡胶中的分散状况。可作为纳米填料填充到聚合物中制成复合材［6－8］，并发现纳米复合材料的力学性能、热稳为了提高埃洛石纳米管的亲油疏水性能，本料实验采用长链烷基硅烷为改性剂，对埃洛石纳米定性和阻燃性能都得到较大提高，具有广阔的应管进行疏水化改性，并运用傅里叶变换红外光谱用前景。然而，HNTs管端和表面含有大量的羟(FT－IR

5、)、X射线光电子能谱(XPS)、热失重基，是一种极性较强的矿物，在非极性的有机聚分析法(TG)、沉降性及分散性实验、吸油量、合物中分散性差，界面结合力弱，从而限制了其水接触角测试及耐酸碱稳定性等技术对埃洛石纳应用。米管改性前后的结构和性能进行了表征。为提高HNTs在非极性有机聚合物中的分散性，通常对其进行表面改性。如类延达等人采用1实验双－［γ－(三乙氧基硅)丙基］－四硫化物1.1主要原料(Si69)对埃洛石纳米管进行表面改性，改善了天然埃洛石:产地湖北，在实验室经搅拌、埃洛石纳米管在丁苯橡胶中的分散性，提高了［9］静置、分离、干

6、燥、粉碎、过筛，得到埃洛石纳HNTs/丁苯橡胶复合材料的力学性能。S.Q.Deng等人分别用乙酸钾、氨丙基三甲氧基收稿日期:2010-11-30。硅烷(Z－6020)、氯化十六烷基三甲基铵作者简介:马文石(1962—)，男，副教授，博士，从事功(CTAC)处理埃洛石纳米管，发现用乙酸钾处能高分子材料的教学与研究。E－mail:mawenshi@163.com。理过的埃洛石纳米管效果最好，而CTAC处理过*基金项目:国家自然科学基金项目(51072059)。第4期马文石等.长链硅烷对埃洛石纳米管的表面改性研究·249·米管，保存备用

7、;十二烷基三甲氧基硅烷:工业水接触角:将埃洛石经高压制成一定厚度的级，市售;无水乙醇:AR，天津市富宇精细化平整薄片，选取水做溶剂，采用德国Dataphysics工有限公司;蒸馏水:自制。公司的C200C1静滴接触角测量仪测定水在埃洛1.2埃洛石纳米管的改性石压薄片上的接触角，测量范围0～180°。称取一定量的埃洛石纳米管于三口烧瓶中，耐酸碱性分析:将埃洛石溶于不同pH值的缓缓加入乙醇溶液(乙醇与水的质量比为19∶1)，水溶液中，磁力搅拌30min，静置240h，测量搅拌均匀后，滴加计量的十二烷基三甲氧基硅在溶液中沉淀以及进入溶液

8、中的粉末质量占总粉烷;滴加完毕后，将温度逐渐升至78℃，回流末质量的质量分数。冷凝，继续搅拌2～3h。降至室温后，用有机溶傅里叶红外光谱(FT－IR)分析:采用德剂多次洗涤、干燥、粉碎、过筛，得到改性埃洛国Bruker公司Vector33型傅里叶变