[發(fā)明專利]納米二氧化硅表面羥基改性程度可測的改性方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510018171.1
• 申請(qǐng)日: 2015-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN104760962B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賴南君;唐雷;葉仲斌;王錦;周慶;周寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B33/12
• 分類號(hào): C01B33/12;B82Y30/00;C08K9/06;C08K9/04;C08K3/36
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1.一種納米二氧化硅表面羥基改性程度可測的改性方法，其特征在于包括以下步驟：(1)利用納米SiO₂和氨基硅烷偶聯(lián)劑在60～80℃的無水甲苯溶液中，反應(yīng)12h以上得到氨基改性的納米SiO₂，并通過控制氨基硅烷偶聯(lián)劑的添加量來控制納米SiO₂表面氨基的含量；(2)利用過量的含碳碳雙鍵的改性劑與氨基改性的納米SiO₂反應(yīng)，在所述納米SiO₂表面上接枝上具有反應(yīng)活性的碳碳雙鍵。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性方法，其特征在于：步驟(2)包括以下操作：①在N，N-二甲基甲酰胺溶液中加入含碳碳雙鍵的改性劑，攪拌溶解完全得到混合溶液；②在氨基改性的納米SiO₂中加入N，N-二甲基甲酰胺攪拌均勻得到分散液；③然后將操作②得到的分散液滴加到操作①得到的混合溶液中，然后在一定溫度下攪拌反應(yīng)完全，得到的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過洗滌、過濾、干燥后可得接枝有具有碳碳雙鍵的改性納米SiO₂。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性方法，其特征在于：在步驟(1)的反應(yīng)之前首先測定納米SiO₂表面羥基的含量，并在反應(yīng)之后測定納米SiO₂表面氨基的含量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性方法，其特征在于：所述含有氨基的硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性方法，其特征在于：所述含碳碳雙鍵的改性劑為馬來酸酐、丙烯酸或丙烯酸酯。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改性方法，其特征在于：在步驟(2)中利用鹽酸-乙醇非水滴定法判定氨基改性的納米SiO₂表面的氨基是否反應(yīng)完全。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改性方法，其特征在于：測定納米SiO₂表面羥基數(shù)量的方法包括以下步驟：①將無水甲苯加入到裝有納米SiO₂的抽濾瓶中以分散所述納米SiO₂；然后對(duì)滴定裝置的管路進(jìn)行干燥，并向抽濾瓶中快速加入儲(chǔ)存于恒壓滴液漏斗中的CH₃MgCl；②采用排水法用量氣管收集生成的氣體，直至反應(yīng)完全；③空白實(shí)驗(yàn)：測定不加入納米SiO₂時(shí)生成氣體的量V_K；按下式計(jì)算納米SiO₂表面硅羥的數(shù)量：

N=P×(V-VK)×NAR×T×S×m]]>

式中：N-納米SiO₂表面羥基的數(shù)量，個(gè)/m²；P-大氣壓力，Pa；V-生成氣體的體積，m³；V_K-空白實(shí)驗(yàn)生成氣體的體積，m³；N_A-阿伏伽德羅常數(shù)，個(gè)/mol；R-氣體常數(shù)，(m³·Pa)/(K·mol)；T-實(shí)驗(yàn)溫度，K；S-樣品的比表面積，m²/g；m-樣品的質(zhì)量，g。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改性方法，其特征在于：納米SiO₂表面所接氨基的含量利用鹽酸-乙醇非水滴定法測定；其包括以下步驟：①在500mL無水乙醇中加入10mL質(zhì)量濃度為36％的濃鹽酸，攪拌混合均勻；稱取0.3g無水碳酸鈉，溶于30mL去離子水中，加入5滴質(zhì)量濃度為1％的溴甲酚綠-甲基紅混合指示劑溶液，用配制的鹽酸-乙醇溶液滴定，顏色由綠色轉(zhuǎn)變?yōu)榘导t色為滴定終點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行空白試驗(yàn)。按下式計(jì)算鹽酸-乙醇溶液的摩爾濃度：

c=m0.05299×(V-V0)]]>

式中：c-鹽酸-乙醇溶液摩爾濃度，mol/L；m-無水碳酸鈉質(zhì)量，g；V-樣品消耗鹽酸-乙醇溶液的體積，mL；V₀-空白樣消耗鹽酸-乙醇溶液的體積，mL；

②稱取氨基改性的納米SiO₂，加入無水乙醇，待樣品分散均勻后，加入5滴質(zhì)量濃度為1％的百里香酚藍(lán)溶液，用步驟①配置的鹽酸-乙醇溶液滴定，顏色由淡黃色變?yōu)榉奂t色時(shí)為滴定終點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)；采用下式計(jì)算改性納米SiO₂表面氨基的含量：

CN=c×(V-V0)m×100]]>

式中：C_N-納米SiO₂表面氨基含量，mmol/g；m-納米SiO₂的質(zhì)量，g；c-鹽酸-乙醇溶液的摩爾濃度，mol/L；V-改性納米SiO₂消耗鹽酸-乙醇溶液的體積，mL；V₀-空白實(shí)驗(yàn)消耗鹽酸-乙醇溶液的體積，mL。