可聚合季铵盐表面活性剂的合成及其对纳米SiO南京工业大学学报.doc

PAGE 9 可聚合季铵盐表面活性剂的合成及其对纳米SiO2粉体的改性 张 渝 陈洪龄收稿日期：2014-04-14 收稿日期：2014-04-14 作者简介：张 渝(1990- )，女，江苏泰州人，硕士，主要研究方向为纳米SiO2的表面改性及其应用； 陈洪龄(联系人)，教授，E-mail: hlchen@njut.edu.cn. （南京工业大学 化学化工学院，江苏 南京 210009） 摘要：以烯丙基聚醚、氯化亚砜和十四烷基二甲基叔胺为原料合成了一种新型的可聚合季铵盐表面活性剂，并用其对纳米SiO2粉体进行表面改性，采用傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、核磁共振氢谱仪（1H-NMR）、界面张力仪、热分析仪、粒度分析仪和紫外-可见分光光度计对样品进行表征。结果表明：可聚合季铵盐表面活性剂的临界胶束浓度为4.47×10-3 mol/L，对应的表面张力为38.12 mN/m，改性纳米SiO2粉体的最大接枝量为27.0 mmol/g，且在甲醇、乙酸乙酯、甲苯、正己烷等溶剂中都具有较好的分散稳定性。 关键词：季铵盐表面活性剂；纳米SiO2；表面改性；分散性能 中图分类号：O648 文献标识码：A 文章编号： Synthesis of polymerizable quaternary ammonium surfactant and its application in the modification of nano-SiO2 particles ZHANG Yu, CHEN Hongling, GU Mingxi (College of Chemistry and Chemical Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 210009, China) Abstract: Nano-SiO2 particles were modified by a novel kind of polymerizable quaternary ammonium surfactant synthesized by allyl-poly (ethylene glycol), thionyl chloride and tetradecyl dimethyl amine. The samples were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), hydrogen nuclear magnetic resonance spectrometer (1H-NMR), interface tensiometer, thermal analysis, particle size analyzer and ultraviolet-visible spectrophotometer. The rResults indicated that the critical micelle concentration and surface tension of the polymerizable quaternary ammonium surfactant were 4.47×10-3 mol/L and 38.12 mN/m, respectively. Moreover, tThe maximum grafting amount of modified nano-SiO2 particles was 27.0 mmol/g, and it could be well dispersed in methanol, ethyl acetate, toluene and hexane. Key words: quaternary ammonium surfactant; nano-SiO2; surface modification; dispersion properties 纳米SiO2粉体的尺寸效应、表面效应和体积效应使其在光、电、磁、催化等方面有着奇特的性能，在化工、材料和医药等领域中有着非常广泛的应用。有机/无机纳米复合材料兼具纳米粒子和聚合物的特性，克服了普通聚合物基质不耐摩擦、化学稳定性差的缺点，呈现出优异的力学性能、热稳定性能和抗腐蚀性能等，获得了研究者广泛的关注[1-4]。但是，由于纳米SiO2比表面积大、比表面能高，在分散的过程中粉体间非常容易发生团聚、沉降，最终失去纳米SiO2原有的特性，甚至可能对有机基体原有的性质造成损害[5-7]。因此，常常需要对纳米SiO2粉体的表面进行改性，以增强其与聚合物基体的相容性。 传统的改性方法是将某些具有一定疏水性的分子接枝到SiO2粉体表面，从而将亲水颗粒转变