二氧化硅焙燒

1、1 前言1.1納米二氧化硅的發(fā)展現(xiàn)狀及前景納米材料是指微粒粒徑達(dá)到納米級(jí)（1100nm）的超細(xì)材料。當(dāng)粒子的粒徑為納米級(jí) 時(shí)，其本身具有量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等，因而展現(xiàn)出許多特有的性質(zhì)，應(yīng) 用前景廣闊。納米SiO2是極具工業(yè)應(yīng)用前景的納米材料，它的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，幾乎 涉及到所有應(yīng)用SiO2粉體的行業(yè)。我國(guó)對(duì)納米材料的研究起步比較遲，直到“八五計(jì) 劃”將“納米材料”列人重大基礎(chǔ)項(xiàng)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(guó)科學(xué)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SiO尸，從而使我國(guó)成為繼美、英、日、德

2、 國(guó)之后，國(guó)際上第五個(gè)能批量生產(chǎn)此產(chǎn)品的國(guó)家。納米SiO2的批量生產(chǎn)為其研究開發(fā)提 供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前，我國(guó)的科技工作者正積極投身于這種新材料的開發(fā)與應(yīng)用，上海氯堿化工與 華東理工大學(xué)建立了連續(xù)化的1000t / a規(guī)模中試研究裝置，開發(fā)了輔助燃燒反應(yīng)器等 核心設(shè)備，制備了性能優(yōu)良的納米二氧化硅產(chǎn)品，其理化性能和在硅橡膠制品中的應(yīng)用 性能，已經(jīng)達(dá)到和超過國(guó)外同類產(chǎn)品指標(biāo)。專家鑒定認(rèn)為，納米二氧化硅氫氧焰燃燒合 成技術(shù)、燃燒反應(yīng)器和絮凝器等關(guān)鍵設(shè)備及應(yīng)用技術(shù)具有創(chuàng)新性，該成果總體上達(dá)到國(guó) 際先進(jìn)水平，其中在預(yù)混合輔助燃燒新型反應(yīng)器和流化床脫酸兩項(xiàng)核心技術(shù)方面達(dá)到了 國(guó)際領(lǐng)先水平，對(duì)于突破國(guó)際技

3、術(shù)封鎖具有重大價(jià)值。但總地來講，我國(guó)納米SiO2的生 產(chǎn)與應(yīng)用還落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，該領(lǐng)域的研究工作還有待突破。1.2納米二氧化硅的性質(zhì)35納米二氧化硅是納米材料中的重要一員，為無定型白色粉末，是一種無毒、無味、 無污染的非金屬材料。微結(jié)構(gòu)呈絮狀和網(wǎng)狀的準(zhǔn)顆粒結(jié)構(gòu)，為球形。這種特殊結(jié)構(gòu)使它 具有獨(dú)特的性質(zhì)：納米二氧化硅對(duì)波長(zhǎng)490 nm以內(nèi)的紫外線反射率高達(dá)70%80%，將其添加在高分子 材料中，可以達(dá)到抗紫外線老化和熱老化的目的。納米二氧化硅的小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)使其產(chǎn)生淤滲作用，可深入到高分 子鏈的不飽和鍵附近，并和不飽和鍵的電子云發(fā)生作用，改善高分子材料的熱、光穩(wěn)定 性和化學(xué)穩(wěn)定性，

4、從而提高產(chǎn)品的抗老化性和耐化學(xué)性。納米二氧化硅在高溫下仍具有強(qiáng)度、韌度和穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，將其分散在材料中， 與高分子鏈結(jié)合形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而提高材料的強(qiáng)度、彈性等基本性能。納米二氧化硅的三維硅石結(jié)構(gòu)、大比表面積、不飽和的配位數(shù)，使其對(duì)色素離子具 有極強(qiáng)的吸附作用，可降低因紫外線照射而造成的色素衰減。1.3納米二氧化硅的應(yīng)用1.3.1在橡膠改性中的應(yīng)用常規(guī)的SiO2用作橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑時(shí)，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(bǔ)強(qiáng)橡膠的功能。如改用納米SiO作添加劑，采用溶膠-凝膠技術(shù)，既可改善其在 2橡膠中的分散程度而賦予橡膠優(yōu)越的力學(xué)性能，同時(shí)還可以根據(jù)需要進(jìn)行控制和人工設(shè) 計(jì)具

5、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(duì)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SiO改性輪胎側(cè)面膠，生產(chǎn)彩色 2輪胎。1.3.2在涂料中的應(yīng)用納米SiO2具有常規(guī)SiO2所不具有的特殊光學(xué)性能，它具有極強(qiáng)的紫外吸收，紅外反 射特性。經(jīng)分光光度儀測(cè)試表明，它對(duì)波長(zhǎng)400mn以內(nèi)的紫外光吸收率高達(dá)70%以上， 對(duì)波長(zhǎng)400nm以內(nèi)的紅外光反射率也達(dá)70%以上。它添加到涂料中能對(duì)涂料形成屏蔽作 用，達(dá)到抗紫外老化和熱老化的目的，同時(shí)增加了涂料的隔熱性。通過納米微粒填充法， 將

6、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(jié)構(gòu)，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(shí)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu).同時(shí)增加了涂料的強(qiáng)度和光潔度，而且還提高了顏料的懸浮性，能保 持涂料的顏色長(zhǎng)期不變。在建筑內(nèi)外墻涂料中，若添加納米SiO2，可明顯改善涂料的開 罐效果，涂料不分層.具有觸變性、防流掛、施工性能良好，尤其是抗沾污性能大大提 高，具有優(yōu)良的自清潔能力和附著力。1.3.3在紡織行業(yè)中的應(yīng)用隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類生活水平的提高，人們對(duì)服裝提出了

7、舒適、新穎、保健 的要求，各種功能化的紡織品應(yīng)運(yùn)而生。在此，納米SiO2發(fā)揮了巨大的作用。目前，人 們已將其應(yīng)用于防紫外、遠(yuǎn)紅外、抗菌消臭、抗老化等方面。例如，以納米SiO2和納米 TiO2的適當(dāng)配比而成的復(fù)合粉體是抗紫外輻射纖維的重要添加劑。又如，日本帝人公司 將納米SiO2和納米ZnO混入化學(xué)纖維中，得到的化學(xué)纖維具有除臭及凈化空氣的功能。這 種纖維可被用于制造長(zhǎng)期臥床病人和醫(yī)院的消臭敷料、繃帶、睡衣等。1.3.4在樹脂基復(fù)合材料改性中的應(yīng)用1.3.4.1環(huán)氧樹脂復(fù)合材料改性環(huán)氧樹脂具有良好的機(jī)械、電氣、粘結(jié)性、化學(xué)穩(wěn)定性等性能，使其在粘合劑、電 氣絕緣材料和復(fù)合材料等方面有著重要的應(yīng)用。

8、但是.環(huán)氧樹脂最大的弱點(diǎn)是固化物的 脆性大，傳統(tǒng)的增韌方法可使材料強(qiáng)度成倍提高，卻不可避免地使材料的其它性能有所 下降。納米技術(shù)的興起，為這種材料的改性迎來了新的革命。劉競(jìng)超等，將納米SiO粒2子添加到環(huán)氧樹脂中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：適量的納米SiO可使復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度、斷裂 2伸長(zhǎng)率有較大的提高，同時(shí)改善了材料的耐熱性。1.3.4.2聚丙烯樹脂改性在聚丙烯樹脂中添加2%5%的納米SiO2制成聚丙烯產(chǎn)品，其強(qiáng)度和韌性明顯提高， 具有良好的低溫沖擊性能，且尺寸穩(wěn)定，加工性能改善，有較好的表面光潔度，適合于 制作汽車車身防護(hù)板、保險(xiǎn)杠和設(shè)備儀表組件等，可代替尼龍改性聚苯醚和塑料合金等 高級(jí)材料，從而降

9、低汽生產(chǎn)成本。1.3.5其它方面的應(yīng)用納米SiO2可用于木材中，所制得的復(fù)合材料，既能保持木材的原始細(xì)胞結(jié)構(gòu)，外觀 及可加工性，又能使木材的使用性得到改善。納米SiO的透明度好，作為瓷土的重要原 2料不但可以使涂層變得更加致密，而且使表面變得更加光滑。納米SiO可用于油墨中作2為分散劑和流量控制劑；可用于封裝材料中改善封裝材料的性能；還可以作為人造莫來 石的重要材料。在護(hù)膚產(chǎn)品、電子組裝材料、隔熱材料、傳感材料等方面都有著重要的 應(yīng)用。甚至能節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境。2實(shí)驗(yàn)部分2.1實(shí)驗(yàn)儀器名稱廠商22型中量有機(jī)制備儀器一套JJ-1電動(dòng)調(diào)速攪拌器一臺(tái)天津友豐技術(shù)玻王璃有限公司 常州澳森電器有限公司K

10、Q 100型超聲波清洗器HD902C型防紫外線透過及 防曬保護(hù)測(cè)試儀UV-VI58500紫外-可見分光光度儀昆山市超聲儀器有限公司南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司上海儀器儀表JF055 軋車泰興市興港毛紡機(jī)械有限公司傅立葉紅外光譜儀美國(guó)PE公司馬弗爐長(zhǎng)沙開兀儀器有限公司電熱套100C和300C溫度計(jì)鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司2.2實(shí)驗(yàn)藥品藥品名稱純度生產(chǎn)廠家二氧化硅(silicon dioxide)分析純天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所納米二氧化硅四川宏杰國(guó)際貿(mào)易有限公司硬脂酸C18H36O2=284.4分析純天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所甲基丙烯酸甲酯(MMA)化學(xué)純廣東汕頭市西隴化工廠甲基丙烯酸丁酯化學(xué)純廣東汕

11、頭市西隴化工廠丙三醇(Glycerol)分析純廣東汕頭市西隴化工廠乙二胺(Ethylenediamine分析純湖南匯虹試劑有限公司anhydrous)過硫酸鉀分析純湖南師大化學(xué)試劑廠司班-60分析純天津市登峰化學(xué)試劑廠羧甲基纖維素分析純文安縣富爾纖維素廠2.3實(shí)驗(yàn)原理與方法782.3.1納米二氧化硅的制備方法目前納米SiO2的制備方法分為物理法和化學(xué)法兩種。2.3.1.1物理法物理法一般指機(jī)械粉碎法。利用超級(jí)氣流粉碎機(jī)或高能球磨機(jī)將SiO，的聚集體粉碎 2可獲得粒徑15微米的超細(xì)產(chǎn)品。該法工藝簡(jiǎn)單但易帶入雜質(zhì).粉料特性難以控制，制 備效率低且粒徑分布較寬。2.3.1.2化學(xué)法與物理法相比較。化

12、學(xué)法可制得純凈且粒徑分布均勻的超細(xì)SiO2顆粒?；瘜W(xué)法包括 化學(xué)氣相沉積(CVD )法、液相法、離子交換法、沉淀法和溶膠凝膠(Sol-Gel)法等但主要 的生產(chǎn)方法還是以四氯化硅為原料的氣相法.Ti酸鈉和無機(jī)酸為原料的沉淀法和以硅酸 醋等為原料的溶膠凝膠法。2.3.2二氧化硅表面改性機(jī)理及方法9142.3.2.1二氧化硅表面改性機(jī)理由于在二氧化硅表面存在有羥基，相鄰羥基彼此以氫鍵結(jié)合(如圖所示)，孤立羥基 的氫原子正電性強(qiáng)，易與負(fù)電性原子吸附，與含羥基化合物發(fā)生脫水縮合反應(yīng)，與亞硫 酸氯或碳酞氯反應(yīng)，與環(huán)氧化合物發(fā)生酯化反應(yīng)。表面羥基的存在使表面具有化學(xué)吸附 活性，遇水分子時(shí)形成氫鍵吸附。二氧

13、化硅表面是親水性的，無論氣相法或沉淀法都是 如此差異僅是程度不同。這導(dǎo)致了在與聚合物基體配合時(shí)相容性差，在配合膠料內(nèi)對(duì)硫 化促進(jìn)劑吸附而遲延硫化。此外，二氧化硅比表面積大、粒徑小，在與聚合物配合時(shí)難 混入、難分散。在空氣中易飛揚(yáng)，儲(chǔ)存與運(yùn)輸皆不便。改性的目的就是改變二氧化硅表 面的物化性質(zhì)，提高粒子與聚合物分子間相容性，增強(qiáng)填料與聚合物之間交互作用，改 善加工工藝性能，提高填料的補(bǔ)強(qiáng)性能。對(duì)二氧化硅改性的原理是基于其表面羥基易與 含羥基化合物反應(yīng)、易吸附陰離子的特點(diǎn)，因此，常使用脂肪醇、月女、脂肪酸、硅氧 烷等對(duì)其改性。2.3.2.2表面改性方法表面改性分為熱處理和化學(xué)改性處理。(1)熱處理熱

14、處理后二氧化硅表面吸濕量低，且填充制品吸濕量也顯著下降，其原因可能是由 于高溫加熱條件下原來以氫鍵締合的相鄰羥基發(fā)生脫水而形成穩(wěn)定鍵合，從而導(dǎo)致吸水 量降低，此種方法簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)。（2）化學(xué)改性處理使用脂肪酸或聚合物改性二氧化硅表面，由于上述改性劑的改性效果不同，即使用 同一種改性劑，其改性效果也可能因硫化體系不同或由于二氧化硅制備工藝不同而有差 異。有機(jī)硅烷改性二氧化硅表面是一種最常用、最傳統(tǒng)的改性方法。硅烷偶聯(lián)劑是一種 具備雙反應(yīng)功能的化學(xué)物質(zhì)，能使聚合物/填料的結(jié)合界面成為化學(xué)鍵結(jié)合，顯著提高 了填料補(bǔ)強(qiáng)性能硅烷偶聯(lián)劑為單體硅化合物，分子式中含易水解基團(tuán)（如烷氧基、過氧 基）能夠與填料粒子表

15、面的羥基鍵合。分子式中的親油基（如苯基、氯基、多硫基、硫醇 基、氨基、烷基、乙烯基）能與被填充聚合物分子鏈發(fā)生反應(yīng)。使用硅烷偶聯(lián)劑改性二 氧化硅表面.由于不同工藝條件制備的二氧化硅表面結(jié)構(gòu)特性及物化特性不同，偶聯(lián)劑 的分子結(jié)構(gòu)各異，膠料品種多樣，使改性二氧化硅填充膠的綜合性能改善程度不同。但須指出，硅烷偶聯(lián)劑改性二氧化硅目前只在小部分橡膠產(chǎn)品中使用主要原因是成 本高。2.4實(shí)驗(yàn)步驟2.4.1納米二氧化硅的制備（1）稱取80g二氧化硅（天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所提供）放入馬弗爐中，加熱到 800C焙燒3小時(shí)，冷卻后，取出研磨3小時(shí)，將其磨成細(xì)小顆粒。然后再將研磨過的二 氧化硅細(xì)顆粒放入馬弗爐中，將

16、溫度升高到800C焙燒4小時(shí)，冷卻后，取出研磨2小時(shí)。 然后再焙燒，研磨，直到將二氧化硅磨成白色的粉末為止。（2）分別使用1000C、1200C的溫度重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)。2.4.2化學(xué)改性（1）與硬脂酸反應(yīng)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50C，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(xué)反應(yīng)，其方程式為：SiOH + q7H35COOH Sioo 仔冉I得樣品1。（2）與乙二胺反應(yīng)稱取5g納米二氧化硅粉體分散在30ml去

17、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(yīng)3h。得樣品2。（3）與丙三醇反應(yīng)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1.5m l丙三醇加入到納米二氧化硅溶液中， 加熱到45C，攪拌，反應(yīng)2 h。得樣品3。2.4.3接枝改性稱取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3克羧甲基纖維素溶于6mol/l的氫氧化鈉溶液中，加入1

18、0m l去離子水，以布作為濾 紙將其抽濾。然后將其溶液加入到二氧化硅溶液中，加入0.05g硫酸鈰銨，加熱到75C 并保持恒定。再慢慢滴加由3ml甲基丙烯酸甲酯和2ml甲基丙烯酸甲酯組成的混合溶液， 反應(yīng)5小時(shí)。得到絮狀溶液，即樣品4。2.4.4高分子包敷改性1）稱取5g納米二氧化硅粉體（自制）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。裝入到三頸瓶中，加熱到60C，然 后加入0.05g過硫酸鉀，繼續(xù)升溫到75C并使溫度恒定。量取5ml甲基丙烯酸甲酯、5ml 甲基丙烯酸丁酯混合溶液，將混合溶液倒入滴液漏斗中，在30min內(nèi)將混合溶液滴加到

19、二氧化硅溶液中，反應(yīng)3小時(shí)，得到乳液產(chǎn)品，靜置12小時(shí)，得樣品5。2）稱取5g納米二氧化硅粉體（四川宏杰國(guó)際貿(mào)易有限公司提供）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。裝入到 三頸瓶中，加熱到60C，然后加入0.05g過硫酸鉀，繼續(xù)升溫到75C并使溫度恒定。量 取5ml甲基丙烯酸甲酯、5ml甲基丙烯酸丁酯混合溶液，將混合溶液倒入滴液漏斗中，在 30min內(nèi)將混合溶液滴加到二氧化硅溶液中，反應(yīng)3小時(shí)，得到乳液產(chǎn)品，靜置12小時(shí)， 得樣品6。3）取30ml去離子水裝入三頸瓶中，加入0.1g司班-6 0作為乳化劑，再加入0.05g過 硫酸鉀，

20、攪拌10min，升溫到75C，然后滴加由5山】甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯組 成的混合液。恒溫?cái)嚢?h，得到樣品7。2.5產(chǎn)品結(jié)構(gòu)表征與性能檢測(cè)14162.5.1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(guó)際貿(mào)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(nèi)，放入烘箱內(nèi)干燥，將固體研磨成粉末。 然后再取少量粉末和漠化鉀混合均勻壓片，用傅立葉紅外光譜儀掃描。2.5.2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(cè)試樣品在紫外區(qū)的吸收情況。2.5.3紫外吸收系數(shù)的測(cè)

21、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(hào)樣品液5ml于1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)燒杯中，再加入5ml去離子水。將3塊布?jí)K 浸入到樣品液中。備用。取5、6、7號(hào)樣品液10ml于4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)燒杯中，將剩下的三塊布?jí)K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150C的烘箱內(nèi)烘 干，采用紫外吸收-防曬系數(shù)測(cè)試儀掃描1、2、3、4、5、6、7（未做任何處理）布樣。2.5.4有機(jī)溶劑沉降實(shí)驗(yàn)取6支試管，分別標(biāo)上1、2、3、4、5、6，在1號(hào)試管內(nèi)加入5山】樣品1乳液，2號(hào)試 管中加入5ml樣品2乳液，3號(hào)試管中加入樣品3

22、乳液，4號(hào)試管中加入5山】樣品4乳液，5號(hào) 試管中加入5山】樣品5乳液，6號(hào)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10m】正丁醇，震蕩，靜置。3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論173.1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(guó)際貿(mào)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(nèi)，放入烘箱內(nèi)干燥，將固體研磨成粉末。 然后再取少量粉末和漠化鉀混合均勻壓片，用傅立葉紅外光譜儀掃描。cm-1圖3改性后的納米二氧化硅的紅外光譜圖由圖1、圖2、圖3可見：在1099cm-i處出現(xiàn)最大吸收峰，為SiOSi鍵的反對(duì)稱伸 縮振動(dòng)；在801cm

23、-1處出現(xiàn)SiOSi鍵的對(duì)稱伸縮振動(dòng)，在471cm-i處出現(xiàn)SiOSi鍵 的彎曲振動(dòng)；在1634cm-1處出現(xiàn)的較弱吸收峰代表HOH的彎曲振動(dòng)，估計(jì)是由于納米SiO2 在空氣中放置后，表面吸附少量水引起的。值得注意的是，在963cm附近出現(xiàn)極弱的吸 收峰，是SiOH的彎曲振動(dòng)吸收，由于經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)，SiOH脫水成SiOSi，因此 在紅外圖譜中幾乎看不到明顯的Si0H吸收峰。上述紅外圖譜與納米二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)圖譜 一致。圖2是自制的納米二氧化硅的譜圖。與圖1比較，圖2的峰比較尖，面積比較小。它 們的波數(shù)范圍基本一致，譜圖的吸光度（T）在4以上。說明：納米二氧化硅對(duì)紅外輻射 的吸收能力比較強(qiáng)。因此，說

24、明高溫焙燒法制備的納米二氧化硅的粒徑符合應(yīng)用的要求， 能夠用于增強(qiáng)的織物抗紅外線輻射和熱老化的能力。圖2與圖3相比較，圖3的波峰數(shù)量要少。改性后的納米二氧化硅的紅外吸收能力沒 有受到影響。3.2紫外光譜分析由附圖一、附圖二可知：納米二氧化硅對(duì)400nm以下的紫外光有很強(qiáng)的吸收，特別 是對(duì)200nm250nm紫外線的吸收最強(qiáng)，出現(xiàn)很高的波峰。附圖一和附圖二的波形、波峰 出現(xiàn)的位置都基本一致，并且對(duì)400nm以下的紫外線的吸收相當(dāng)強(qiáng)。由此，高溫焙燒法 制備的納米二氧化硅可以用于增強(qiáng)織物的抗紫外能力。3.3紫外吸收-防曬系數(shù)分析用紫外吸收-防曬系數(shù)測(cè)試儀掃描樣品1、2、3、4、5、6、7（未做任何處

25、理）布?jí)K。表1織物的紫外線吸收系數(shù)1234567UPF26.827.210.835.534.311.38.3T（UVA）/%6.767.4120.32.231.7919.8321.28T（UVA）/%2.031.718.951.021.139.238.98T（UVA）/%5.396.5012.352.312.1415.9718.73由表1中紫外吸收系數(shù)(UPF)的數(shù)據(jù)比較可知：經(jīng)過納米二氧化硅處理過的織物的紫 外吸收系數(shù)要比沒有處理過的織物的紫外吸收系數(shù)都在30左右。1、2號(hào)樣品的濃度比4、 5號(hào)樣品濃度要小一半，紫外吸收系數(shù)也相應(yīng)的小。說明，紫外吸收系數(shù)與織物中存留 的納米二氧化硅的量有關(guān)。

26、一般UPF值在30以上的織物就能夠用于防紫外輻射的織物。3.4焙燒溫度對(duì)二氧化硅粒子粒徑的影響實(shí)驗(yàn)采用800C、1000C、1200C的三個(gè)不同的焙燒溫度制備納米二氧化硅。實(shí)驗(yàn) 結(jié)果表明：在二氧化硅的熔點(diǎn)以下，焙燒溫度越高，二氧化硅分子之間的化學(xué)鍵越容易 被破壞，二氧化硅越容易被磨細(xì)。用1200C焙燒二氧化硅時(shí)，要比在800C的條件下要 少焙燒4小時(shí)，比在1000C的條件下要少焙燒3小時(shí)就能達(dá)到相同的效果。3.5研磨時(shí)間對(duì)二氧化硅粒子粒徑的影響二氧化硅顆粒經(jīng)過高溫焙燒處理后，二氧化硅分子之間的分子鍵在高溫的情況下 被破壞。但是二氧化硅還需要經(jīng)過研磨之后才能達(dá)到納米級(jí)的粉末。實(shí)驗(yàn)表明：在實(shí)驗(yàn) 中

27、研磨時(shí)間對(duì)二氧化硅粉末的粒徑有很大的影響，研磨時(shí)間越長(zhǎng)，粉末的粒徑越小。研 磨10小時(shí)后的納米二氧化硅的粒徑比只研磨8小時(shí)的明顯要細(xì)得多。3.6單體的量對(duì)二氧化硅粒子改性的影響分別使用4m、6ml、8ml、10ml甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯混合單體包敷納 米二氧化硅，通過檢測(cè)產(chǎn)物的穩(wěn)定性了解包敷情況。不同的單體包敷納米二氧化硅的乳 液的穩(wěn)定性如表2。表2不同量的單體對(duì)納米二氧化硅的改性的影響單體的量/ml46810沉降時(shí)間/min45127結(jié)果表明，MMA的用量對(duì)聚合體系的穩(wěn)定性有較大影響。當(dāng)MMA用量過大(MMA： SiO2 大于4%以上)時(shí)，聚合過程中出現(xiàn)大量凝聚物。反應(yīng)不能正常進(jìn)行，

28、得到的乳液極不穩(wěn) 定，放置片刻即分層，上層為乳白色液體，下層為白色粉末。當(dāng)伽A： SiO2等于4%時(shí)，反 應(yīng)能正常進(jìn)行，凝聚物顯著減少；但得到的乳液放置數(shù)小時(shí)便分層，放置穩(wěn)定性差。而 當(dāng)MMA:SiO2小于3%時(shí)，聚合穩(wěn)定性和放置穩(wěn)定性均良好。產(chǎn)生上述現(xiàn)象是由于MMA過多時(shí) 體系中存在太多未被吸附的MMA分子，這些游離的MMA分子在乳膠粒之間產(chǎn)生“橋連”作用使乳膠粒發(fā)生枯合，從而導(dǎo)致體系穩(wěn)定性下降。3.7添加納米二氧化硅的涂料硬度測(cè)試制備6種含納米改性SiO質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1%、2%、3%、4%、5%、6%的丙2烯酸樹脂涂料，按GB6739-86測(cè)定其硬度，結(jié)果列于表3。表3納米二氧化硅改性涂料

29、的硬度測(cè)試二氧化硅百分?jǐn)?shù)/%0123456薄膜硬度/H2334663實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，填充納米改性SiO2對(duì)復(fù)合材料的硬度具有明顯的增強(qiáng)效果，當(dāng)SiO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(45) %時(shí)，涂料硬度由填充前的2H提高到6H，原因是當(dāng)納米粒子均勻分散 在有機(jī)材料中時(shí)，與材料的比界面大，結(jié)合力強(qiáng)，對(duì)有機(jī)材料具有增強(qiáng)效應(yīng)，提高了有 機(jī)復(fù)合材料的硬度。當(dāng)SiO質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到6%時(shí)，硬度下降到3H，這是由于粒子間發(fā)生2團(tuán)聚，樹脂結(jié)合力下降，導(dǎo)致硬度下降。3.8單體加入方式的影響不同的加料方式在宏觀上無太大的區(qū)別，但Rois報(bào)道，單體以“饑餓”方式加入時(shí)， 會(huì)形成核殼結(jié)構(gòu)粒子、非“饑餓”方式加入，除了形成核殼粒子，還會(huì)有許多新的粒子 產(chǎn)生。也就是說，為了保證無皂聚合場(chǎng)所在納米二氧化硅表面，必須使單體以一定速度 依次滴加。3.9引發(fā)劑用量的影響在單體的量和反應(yīng)溫度不變的情況下，改變引發(fā)劑的加入量。隨著引發(fā)劑量的增加， 體系反應(yīng)時(shí)間縮短。在不同的引發(fā)劑的濃度的聚合反應(yīng)速