甲基改性硅溶胶的制备与疏水性分析

刘峰，黎春阳，李国军

（大连交通大学材料科学与工程学院，辽宁 大连 116028）

自然界中存在许多疏水现象，最为著名的是“荷叶效应”。数十年来，科学家们对荷叶效应的应用研究从未间断。根据自然的疏水现象以及模拟一些疏水表面，可以在一定程度上起到提高工业生产率的作用。时至今日，人工疏水材料已经广泛应用于防覆冰、耐腐蚀、油水分离、去污自清洁等领域[1-4]。经研究发现，影响材料表面疏水性能的主要因素有两个：一是材料表面的粗糙程度，二是材料的表面能大小。涂层的疏水性能可以用水接触角来表征，通常将对水接触角大于90°的材料表面称为疏水表面[5]。疏水涂料的作用原理是通过在材料表面覆上一层低表面能材料，从而达到疏水效果[6-8]。硅溶胶为纳米二氧化硅的水溶液[9]，是一种天然的绿色原料，价格低廉，因此被广泛应用。但其表面存在大量亲水性的硅羟基，导致亲水性增强。硅烷偶联剂可以在消耗二氧化硅表面硅羟基的同时引入疏水性的有机基团，从而提高其疏水性[10-13]。

本研究采用甲基三甲氧基硅烷(MTMS)对碱性硅溶胶进行改性，通过MTMS水解−缩聚反应生成的硅醇基团与碱性硅溶胶表面的羟基进行缩合，引入具有疏水性的甲基，继而生成具有疏水性的改性硅溶胶涂料，同时赋予其较好的耐温性。随后利用红外光谱仪、扫描电子显微镜、差热分析仪等对其性能进行表征和测试。

1 实验

1. 1 原料与器材

碱性硅溶胶：SiO2质量分数为30%，pH为10.2，浙江宇达化工公司。……