【正文】 立體結構粒子。超細Si02廣泛用于各行業(yè)作為添加劑、催化劑載體，脫色劑，消光劑，橡膠補強劑，塑料充填劑，油墨增稠劑，金屬軟性磨光劑，絕緣絕熱填充劑，高級日用化妝品填料及噴涂材料、醫(yī)藥、環(huán)保等各種領域。隨著超細粉體技術的發(fā)展，通過表面改性提高粉體的各方面性能變得越來越重要，成為目前超細粉體領域亟待解決的課題之一，這引起了國內外材料理論界和工業(yè)界的高度重視。超 細粉體通常分為微米級粉體(1—30 lxm)、亞微米級粉體(0．1—1 rtm)及納米級粉體(1～100 rim)，其范圍很廣，其中無機超細粉體在國民經(jīng)濟各領域尤其是高科技領域 占據(jù)越來越重要和獨特的作用【l】。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92．2．4 Characterization ofsurface modified silica ．102．2．5 Production and research status of surface modified silica at home and abroad 。silicone adhesives，dimethyldichlorosilane(DMDCS)，hexamethyl disilazane(HMDS)and modified silica．2．Azeotropic distillation of nbutyl alcohol is used to dry the wet gel．Wefind that azeotropic distillation Can greatly short the time of solvent exchange， control well the hard aggregation in the process of silica dehydration，’protect the native structure of wet gel and improve product performance，suchas BET surface area，BJH pore volume and oil absorption．3．Designing single factor experiments．After the azeotropic drying ofSi02 wet gel，DMDCS and HMDS are respectively used to modify Si02．The results show that the different modified solvents significantly affect themodification effect．With the reaction time and the modifier amount increasing，the number of surface hydroxyl groups is in a decreasing trend．The samples with the filter cake modification have a loose appearance．The value of oil
absorption is more than 3，the contact angle of water in the Si02 surface is greater than 1 30。設計單因素實驗，在恒沸干燥Si02濕凝膠后，分別使用DMDCS、HMDS改性Si02，結果表明不同的改性溶劑對改性效果影響明顯不同。四．論文編號由單位代碼和年份及學號的后四位組成．
摘要超細Si02的表面改性研究摘要超細Si02粉體，俗名白炭黑，是一種重要的無機粉體材料，在橡膠、塑料、涂料、陶瓷玻璃、造紙等諸多工業(yè)領域廣泛應用。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。作者簽名： 墨墜薹璺雪 日期： 沙『f．!、f礦關于論文使用授權的說明學位論文作者完全了解北京化工大學有關保留和使用學位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學位期間論文工作的知識產(chǎn)權單位屬北京化工大學。Si02表面存在表面羥基，這些羥基具有化學吸附活性，遇水分子時形成氫鍵吸附，導致了超細Si02粉體在有機介質中難于均勻分散，另外，沉淀法制備的Si02凝膠中含有大量水分，干燥脫除過程中很容易形成巨大的毛細管壓力，使孔結構坍塌而形成硬團聚。隨著反應時間和改性劑用量的增加，表面羥基數(shù)都呈減少的趨勢，用濾餅直接改性所得樣品外觀疏松，產(chǎn)品吸油值普遍達到3以上，水在Si02表面的接觸角大于130。and two modifiers have access to excellent hydrophobicKEY WORDS：Ultrafine Si02 gel，azeotropic distillation，surfacemodification，silane coupling agentV
目錄目錄第一章緒論 1第二章文獻綜述 ．．32．1超細Si02粉體簡介 ．．32．1．1超細Si02粉體性質 ．32．1．2超細Si02表面硅羥基結構 ．32．1．3超細Si02粉體的生產(chǎn)方法 一42．1．4國內外超細Si02粉體的生產(chǎn)現(xiàn)狀 。1l2．3 Dryingmethod ofultrafine silicapowder．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．132．4 Progress in the application ofultrafine silica powder．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 142．5 Purposes and meanings ofthe thesis．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．16Chapter 3 Studies on the drying Si02 gel by azeotropic distillation．．．．．． 1 93．1 Introduction．． ．．．． ．．．． ．．．．．．．．．．．．．． ． ．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．193．2 Expcriment ．． ．．．．．． ．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．． ． ． ．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．． 193．2．1 Preparation ofultra—fine silica gel 19
3．2．2 Experiment materials 203．2．3 Experiment method ．．203．2．4 Characterizition ofprepared samples 203．3 Results and discussion ofexperiment ．2l
3．3．1 Analysis ofTEM ．．2l
3．3．2Analysis ofIR 。
超細Si02具有比表面積大、表面活性高、化學反應速度快、溶解速度快、燒結體強度大以及獨特的電磁性、光學性等性能，是一種重要的無機超細化工材料。二十世紀三十年代末德國Degussa公司研究成功氣相法Si02的生產(chǎn)技術，并且于 1962年成功開發(fā)出第一種改性二氧化(AerosilR．972)。并為相關工業(yè)領域的發(fā)展提供了新材料基礎和技術保證。沉淀法白炭黑主要采用硅酸。Deboer認為，在120℃溫度下普通烘干干燥能除去Si02所有物理吸附的水，而微孔中的水要到180C才能除去。2．1．3超細Si02粉體的生產(chǎn)方法超細Si02顆粒制備方法分為物理法和化學法。我國自炭黑工業(yè)化生產(chǎn)始于1958年的廣州人民化工廠，目前以福建省白炭黑行業(yè)發(fā)展最迅速。●●氣相法白炭黑在國外已有60多年的生產(chǎn)歷史，最早是由德國迪高沙公司1941年開發(fā)并實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，目前氣相法白炭黑主要生產(chǎn)廠家有德國迪高沙和美國卡博特
北京化工大學碩十學位論文等。2009年國內沉淀法白炭黑生產(chǎn)廠家 共有54家，總生產(chǎn)能力為106萬t，實際產(chǎn)量74萬t，然而大部分廠家生產(chǎn)能力在5 萬噸／年左右；美國卡伯特公司氣相法白炭黑的生產(chǎn)能力即達7萬噸／年以上；德國迪 高沙公司年產(chǎn)沉淀法炭黑15萬噸。要解決超細粉體的團聚問題，提高其分散性、流變性，最有效的方法就是對粉體的表面進行改性處理。(5)聚合物類。2)熱處理方法I。用大于八個碳原子的醇進行改性，接枝在二氧化硅表面的疏水烷基鏈較長，同時可以產(chǎn)生空間位阻作用，能顯著改變二氧化硅的表面性能，相比之下用小于八個碳原子的醇改性，改性效果要差很多。硅烷偶聯(lián)劑是一種同時具備和無機質材料及有機質材料化學結合的雙反應功能物質，能使聚合物與填料之間的界面以化學鍵方式結合。因此在采用聚合物改性時，首先需要在二氧化硅表面預先接枝可參與聚合反應的不飽和基團或起引發(fā)作用的基團或加入一定的表面活性劑降低二氧化硅的表面極性，然后加入溶劑化的單體，使單體發(fā)生聚合，接枝或包覆在已進行初步改性的二氧化硅粒子表面，從而形成聚合物改性的二氧化硅產(chǎn)品。原位改性法作為超細粉體表面化學法改性的特例，是指在超細粉體的化學法制備過程中同時加人表面改性劑進行表面改性的方法。改性粉體在極性液體中的接觸角越大，即粉體表面疏水性越強，改性效果也越好。差示掃描量熱法有補償式和熱流式兩種。親油值N可以用以下公式來計算得‘到：(H P)m．(H P)nN2(H P)mx 100％(2—5)其中N代表的是二氧化硅表面的親油值，口J：B)卅代表的是表面改性后二氧化硅在苯中的浸漬熱，∽L代表的是未改性的二氧化硅在苯中的浸漬熱。(8)親油化度【38】親油化度值的大小可用于評價二氧化硅的表面改性效果，此值越高說明其親油性越好，可用乙醇法測定。表面分析新技術在改性前后粒子表面變化、以及更深層次的理論研究、改性劑表面作用機理等方面有獨到的優(yōu)越性。Gu Shun chao 等用甲基丙烯酞氧基三甲氧基硅烷改性納米Si02，然后接枝苯乙烯，制備了以Si02為核，PS為殼的乳膠粒子。目前市場上主要的疏水白炭黑品牌及牌號見表2—2。顆粒之間形成化學鍵的可能性大大降低，這能避免硬團聚的發(fā)生。過程中溶劑無明顯表面張力，在維持骨架結構的前提下完成濕凝膠向氣凝膠的轉變。
文獻綜述(4)微波干燥微波發(fā)生器通過波導輸送微波到干燥器中，物料在微波場的作用下被加熱脫濕干燥。(2)真空冷凍干燥真空冷凍干燥是先配制二定濃度的鹽水溶液，將其霧化成微小液滴后以高度分散狀態(tài)進人致冷劑(如液氮)而急速冷凍為固體顆粒，在一定真空度下加熱，使冰直接升華為氣態(tài)后排出。表面改性白炭黑的價格一般為每噸12～25萬元，牌號不同對價格也會產(chǎn)生一定的影響，因此開發(fā)白炭黑表面改性產(chǎn)品，從長遠來看具有良好的經(jīng)濟和社會效益畔】。容敏智【42】等采用化學接枝方法分別制備了納米二氧化硅與苯乙烯、甲基’丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯單體接枝物，測得接枝率均為15％左右：采用聚合物包覆法對二氧化硅的表面進行改性，將成為未來改性技術的發(fā)展方向。Mathieu Etienne[401等人用氨基硅烷偶聯(lián)劑改性超細二氧化硅。麗100％一般來說，非極性粒子易分散于與之能潤濕的非極性液體中，而不易分散于極性液體中。曲線的縱軸為單位時間所加熱量，橫軸為溫度或時間。(2)傅利葉紅外光譜分析 紅外光譜在粉體表面改性研究中，是極其重要的手段。近年來，有多篇文獻介紹了在生產(chǎn)超細二氧化硅的工藝過程中進行原位修飾的研究。因此用聚合物接枝改性過的二氧化硅與有機材料的相溶性更好【29，30】。因此需要綜合考慮偶聯(lián)劑類型的選擇。OSli+2ROH一SIiO連生羥基在高溫條件下可以發(fā)生脫水而形成穩(wěn)定的鍵合，從而導致粉體的表面羥基數(shù)減少、吸水量降低