Page 67 - 2018-1
P. 67
理论与研究 康浩 等·水合二氧化硅 / 丁苯橡胶复合材料性能研究
搅拌达到某一速度后，再提高搅拌速度，也不能
再产生作用，相反还会打碎晶体。实验中已确定，搅
拌强度是对晶体大小和晶体均匀度颇有影响的因素。
2.4 改性水合二氧化硅性能表征
2.4.1 改性水合二氧化硅表面极性分析
实验中采用硅烷偶联剂 A-151 进行改性。改
图 2 温度对颗粒的影响 性前与改性后相比，水合二氧化硅颜色基本无变
化。 图 4(a) 为 水 合 二 氧 化 硅 改 性 前 在 水 中 的 漂 浮 情
2.3 搅拌对颗粒形貌的影响
况，图 4(b) 为水合二氧化硅改性后在水中的漂浮情
反应体系的搅拌强度明显地影响体系浓度均匀程
况，可以看出 水合二氧化硅经改性后在水中漂浮性
度和传质速率，因此也将显著影响结晶过程与结果。
极好。
在水合二氧化硅结晶过程中，不同搅拌强度的影响如
图 3 所示。
图 4 改性前后水合二氧化硅疏水性对比
图 3 搅拌对颗粒的影响
其原因是未改性的水合二氧化硅表面覆盖有大量
由图 3 可见，搅拌强度越大，颗粒越小，粒径越
的—OH，属于极性物质其具有很强的亲水性 ；水合二
均匀 ；当搅拌强度很小时，颗粒较大，粒径不均匀。
氧化硅经过偶联剂 A-151 改性后，表面的—OH 发生
这是因为体系在搅拌强度小的情况下，体系浓度不均
化学反应，从而使—OH 的量消除或减少，由亲水性
匀而且传质很慢，溶液中不能产生均匀形核，只能在
变为疏水性。其反应原理 [25] 为：
颗粒表面进行非均匀形核。
2.4.2 改性后水合二氧化硅疏水效果 原因是粒子表面羟基数过多，用偶联剂对其表面改性，
用偶联剂 A-151 处理盐酸制备的水合二氧化硅， 表面羟基与偶联剂发生反应，消除或减少表面羟基的
水合二氧化硅表面显示出很好的疏水性，具体实验结 量，接枝或包覆其他化学物质。由此水合二氧化硅的
果见表 3。 亲水性变为疏水性，在水中漂浮性极好。
表 3 改性水合二氧化硅疏水效果的影响 2.4.3 水合二氧化硅改性机理的分析
组元 偶联剂 A-151 用量比 /% 水合二氧化硅在水中漂浮情况 偶联剂改性水合二氧化硅的基本工作原理就是通
1# 12 漂浮于水上
2# 12 漂浮于水上 过一定的工艺利用一定的化学物质与水合二氧化硅表
3# 12 漂浮于水上 面的羟基发生反应，消除或减少表面羟基的量使其由
4# 12 漂浮于水上
亲水性变为疏水性，以提高它同聚合物材料的亲和性。
水合二氧化硅以其优越的稳定性、补强性、增稠
本文要研究的是水合二氧化硅的表面改性，由于市售
性和触变性等一直是橡胶、塑料、涂料等制品的重要
的水合二氧化硅粒径较大，不适合用于实验研究，所
填料之一。由于生产工艺的原因，水合二氧化硅的表
以采用自制水合二氧化硅。随着偶联剂的加入水合二
面一般呈亲水性。亲水性的水合二氧化硅在有机相中
氧化硅逐渐表现出良好的亲水性。同时，偶联剂在改
难以浸润和分散，将其填充在聚合物复合材料中粒子
性中还能起着在无机物质和有机物质的界面之间架起
性能就难以得到发挥。导致水合二氧化硅呈亲水性的
年
2018 第 44 卷 ·23·
