相转移法制备油溶纳米二氧化硅

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本文主要研究了相转移法制备油溶性纳米二氧化硅。首先,将水玻璃酸化,制得SiO2水溶胶,然后分别尝试采用化学改性和物理改性的方法对水相中SiO2表面进行修饰,使其达到一定的亲油性,从而能进行相转移。采用化学改性方法主要是以异丙醇等为改性剂,在一定温度下进行酯化改性,使SiO2表面具有一定的亲油性,从而能进行相转移。采用物理改性方法主要是以能与—SiOH形成氢键的有机小分子为相转移剂对水相中SiO2表面进行包裹,使其达到亲油性大于亲水性,然后加入有机相进行相转移,通过相转移制得SiO2油溶胶。本文首先讨论了四种醇以及温度对使用化学改性方法进行SiO2的相转移的影响;然后讨论了SiO2溶胶、相转移剂以及有机相的种类、反应时间、温度等对使用物理改性方法进行SiO2相转移的影响。用透射电子显微镜(TEM)对纳米粒子的形貌进行了表征、用Zetasizer-Nano series测试了各种纳米SiO2分散液的粒径。并通过一系列实验对其相转移的机理进行了初步的探讨。结果表明,在大量水存在情况下,采用醇对SiO2表面进行化学改性的效果不好,SiO2进行相转移效果不明显;而以物理改性方法在转移剂等的量足够的情况下SiO2有明显的相转移行为:其中以非极性或极性较弱的溶剂为有机相(如甲苯等),几乎得不到SiO2的转移产物;而以丁醇等极性较强的溶剂为有机相则能有效的进行转移;在选择相转移剂的过程中发现在结构相似的情况下,极性越强的相转移剂,SiO2从水相转移到油相的转移率越高,但极性太强导致分相困难;此外,相转移剂的亲油基的大小和分子的大小(如甲醇)对转移也有一定的影响;对以正丁醇为油相、以四氢呋喃(THF)为相转移剂的体系发现,转移率随相转移剂的增加呈上升趋势,随有机相的增加先变大后变小,随THF与SiO2水溶胶混合时间的增加而缓慢增加,随温度的增加首先先上升后下降,在20℃转移率为最大,为80.71%。由Zetasizer-Nano series分析,发现平均粒径均在100nm左右,但粒径分布呈无规性。通过TEM的观察,我们发现在一定条件下所制备的纳米SiO2溶胶,其平均粒径约为50nm。
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