1、研究开发 荫机l荫料，2010，24(1)：3739 SILICONE MATERIAL 气相法二氧化硅的表面改性 赵春明，朱晓静，梁晓晨，徐浩，张爽 (沈阳化工股份有限公司，沈阳1 10026) 摘要：以气相法二氧化硅为原料，六甲基二硅氮烷为改性剂，采用干法工艺对气相法二氧化硅表面进 行改性，探讨了六甲基二硅氮烷用量、反应温度、反应时间对气相法二氧化硅表面改性效果的影响。结果 表明，当六甲基2-硅氮烷用量为气相法二氧化硅质量的25、反应温度为150、反应时间为40 min时， 二氧化硅表面的硅羟基数量最少，比改性前减少97： 关键词：气相法二氧化硅，表面改性，六甲基2-硅氮烷 中圈分类号：T
2、Q1272 文献标识码：A 文章编号：10094369(2010)O1003703 气相法二氧化硅(俗称气相法白炭黑)是 由氯硅烷经氢氧焰高温水解制得的一种精细、特 殊的无定形粉体，其产品纯度高、平均原生粒径 为740 nm、比表面积50380 Ill g、SiO，质量 分数不小于998，是一种多功能的添加剂， 广泛应用于硅橡胶、涂料、复合材料中，起到补 强、增稠、触变等作用。!。但应用中存在一个 关键问题，就是如何与聚合物更好的相容，使其 能均匀分散在聚合物中。通过一定的工艺使某些 改性剂与气相法二氧化硅表面的硅羟基发生反 应，消除或减少硅羟基的数量，使气相法二氧化 硅由亲水性变为疏水性，就
3、能改善二氧化硅与聚 合物的相容性 。目前常用的改性剂有醇、脂 肪酸、硅烷偶联剂等等。国外已开发出多种改性 产品，如：Degussa公司的R974、WACKER公 司的H一2000等等；国内也有多家单位进行了 相关的研究，如吉林化工研究院、中科院化学研 究所等等，但都未形成规模生产。本实验以六甲 基二硅氮烷为改性剂，采用于法工艺对气相法二 氧化硅进行表面改性，研究了改性工艺对气相法 二氧化硅表面硅羟基数量的影响。 1 实验 11主要试剂与仪器 气相法二氧化硅：A一200，本公司；六甲 基二硅氮烷：CP，国药集团化学试剂有限公司； 无水乙醇、氢氧化钠：AR，国药集团化学试剂 有限公司。 电子天平：
4、AV412，沈阳杰龙仪器有限公 司；白钢反应器装置：自制。 12实验方案 本实验采用干法工艺对气相法二氧化硅进行 改性，即将干燥的气相法二氧化硅与六甲基二硅 氮烷蒸汽接触并进行反应(工艺流程见图1)。将 100 g气相法二氧化硅在反应器中升温到150 qC预热 2 h；六甲基二硅氮烷通过汽化装置汽化后进人反 应器中，与气相法二氧化硅反应一定时间后出料。 未反应的六甲基二硅氮烷被中和掉。 收稿日期：20090924。 作者简介：赵春明(1978一)，男，助理工程师，沈阳化工股份 有限公司研究所。Email：zhaochunmingl212126eom： 38 请 机 1 材 料 第24卷 的烧杯
5、中，加入25 mL无水乙醇润湿；然后加入 75 mL氯化钠质量分数为20的氯化钠溶液，搅 拌成悬浊液；用浓度为01 molL的盐酸或相同 浓度的氢氧化钠溶液调节悬浊液pH值至4；搅 拌状态下用浓度为01 molL的氢氧化钠溶液滴 定，直至pH值上升至9稳定不变。依式1计算 试样表面的硅羟基数量。 D=cVmSNA10 (1) 式中，D为硅羟基密度，个nm ；c为滴定用 NaOH标准溶液浓度，本实验为01 molL；V为 pH值从40升至90时所消耗的NaOH的体积， mL；N 为阿伏伽德罗常数；S为比表面积， nm g；m为样品质量，g。 2结果与讨论 21 六甲基二硅氦烷用量对改性效果的影响
6、 控制改性反应时间为45 min、温度为 150 cI=，六甲基二硅氮烷用量对气相法二氧化硅 表面硅羟基数的影响如图2所示。 目 阜 _ 咖 六甲基二硅氢烷质量分数 图2六甲基二硅氮烷用量对气相法 二氧化硅表面硅羟基数的影响 未经处理的二氧化硅表面的硅羟基数量为 12个nm 。经六甲基二硅氮烷处理后，二氧化 硅表面的硅羟基数量急剧下降，而且随六甲基二 硅氮烷用量的增加而减少；当六甲基二硅氮烷的 质量分数超过25后，二氧化硅表面的硅羟基 数量减少不明显(见图2)。因此，六甲基二硅 氮的质量分数选择25。 22反应时间对改性效果的影响 控制反应温度为150 oC、六甲基二硅氮烷的 质量分数为25，
7、反应时间对气相法二氧化硅 表面硅羟基数量的影响如图3所示。 由图3可以看出，随着反应时间的增加，二 氧化硅表面羟基数逐渐减少；当反应时间超过 40 min后，二氧化硅表面的硅羟基数量减少不明 显。较佳反应时间为45min。 反应时间min 图3反应时间对气相法二氧化硅 表面硅羟基数量的影响 23反应温度对改性效果的影响 控制六甲基二硅氮烷的质量分数为25、 反应时间为45 min，反应温度对气相法二氧化硅 表面硅羟基数量的影响如图4所示。 皇 阜 豳 籁 蛾 坦 反应温度C 图4反应温度对气相法二氧化硅 表面硅羟基数量的影响 由图4可以看出，随着反应温度的升高，二 氧化硅的表面羟基数量逐渐减少
8、；反应温度超过 150以后，二氧化硅表面的硅羟基数量减少不 明显。较佳反应温度为150 cC。 3 结论 以六甲基二硅氮烷为改性剂、采用干法工艺 对气相法二氧化硅表面进行改性时，较佳工艺 为：六甲基二硅氮烷用量为气相法二氧化硅质量 的25，反应温度为150，反应时间为 40 min；在此工艺下，二氧化硅表面的硅羟基数 量最少，比改性前减少97。 参考文献 1刘丽，唐军气相二氧化硅生产现状及其在涂料中的 应用J化工新型材料，2003，31(9)：40-43 2解小玲，郭李有，许并社纳米二氧化硅表面改性研 究J应用化工，2007，36(7)：703704 第1期 赵春明等，气相法二氧化硅的表面改性
9、 3 杨海譬，孙亚君气桕法白炭黑的表面改性 j有 机硅材料及应用，1999，(5)：1517 Surface Modification of Fumed Silica ZHAO Chunruing，ZHU Xiaojing，LIANG Xiaochen，XU Hao，ZHANG Shuang (Shenyang Chemical Co，Lid，Shenang，Liaoning 1 10026) Abstract：The surface of fumed silica Was modified by drV method with hexamethyldisilazane as modifica
10、 tion agentThe effects of factors such as hexamethyldisilazane content，reacting time and temperature on the surface modification of fumed silica were investigatedThe results showed that when the weight of hexamethyl disilazane was 25of fumed silica，reacting temperature was 150C，reacting time was 40
11、minutes，the nHm bet of l1ydroxyl groups 011 the surface of silica was lowest，approximately 97less than unmodifed Keywords：fumed silica，surface modification，hexamethyldisilazane 2010年第十五届中国有机硅学术交流会征文通知 中固有机硅学术交流会是由中国氟硅有机材料工业协会有机硅专业委员会主办的我国规模最大的 有机硅行业技术和信息交流盛会，第十五届中国有机硅学术交流会初步定于2010年三季度在华东地区 召开。为此，有机硅
12、专业委员会秘书处特向国内外从事有机硅及相关行业的科研、生产和应用的单位及 个人征集论文，敬请赐稿。 一、征集论文内容 1有机硅单体、中间体及聚合物的合成技术； 2有机硅新产品、新工 艺、新技术、新设备的开发； 3有机硅产品的应用； 4新的测试和分析方法的研究应用； 5有关上述内容的基础理论研究、综述及专论等； 6国外有机硅研究发展的新动向、薪理论及新技术； 7国外有机硅考察和国际学术交流会的信息和情况介绍。 二、稿件要求 1应征论文原则上应是未在全国公开刊物或全国学术会议上发表过的，对确有创意的14项内 容，作者在原基础上，作适量补充后亦可应征； 2应征论文请注明单位名称、邮编、通讯地址和作者
13、姓名、联系电话，如有可能，请提供光盘或通过 Email投稿； 3文字简明扼要，重点突出，技术性强，字数不超过4000字： 4秘书处将入选论文编印成论文集，从论文集筛选出的优秀论文，将在大会上交流。 三、截稿日期：2010年5月30日 四、稿件请寄 中蓝晨光化工研究院有限公司 硅协秘书处收 地址：成都市人民南路四段30号 邮编：610041 电话：(028)85559413 联系人：罗彬张昕 传真：(028)85559413 Email：siliconemailsccninfonet 五、会议日期和地点：拟定2010年三季度在华东地区召开，具体日期和地点另行通知。 六、其它事项：凡需在论文集上刊登广告和或在会议期问做宣传推广的企业，请提前与秘书处联系。 中国氟硅有机材料工业协会 有机硅专业委员会秘书处
