基于硅烷偶联剂表面改性制备Al 2 O 3 /PVDF杂化膜
发布时间：2022-01-04 23:05
采用硅烷偶联剂（2-氰乙基）三乙氧基硅烷对纳米Al2O3粒子进行表面改性,利用热致相变法制备了改性Al2O3/PVDF有机无机杂化膜,研究了改性Al2O3的添加量对杂化膜性能的影响。经（2-氰乙基）三乙氧基硅烷改性后,纳米Al2O3粒子的团聚减少,改性后纳米Al2O3的平均最小粒径为52.23nm。与纯PVDF膜比较,改性纳米Al2O3的添加改善了PVDF膜的形貌结构,改性Al2O3/PVDF杂化膜形成的球晶明显增加,球晶的密度尺寸缩小,杂化膜中形成了大量连通的界面孔,膜的孔隙率升高,改善了PVDF膜的力学性能和亲水性,提高了截留率。当纳米粒子添加量达到5%时,膜的截留率提高了7.2%,膜的纯水通量达到了593.95L/（m2·h）,膜强度达到5.0MPa。
【文章来源】：化工进展. 2017,36(02)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
Al2O3缩聚反应示意图
出现了新的峰，其中2933.63cm–1、1428.6cm–1为C—H的弯曲振动以及面内伸缩振动峰，而2252.38cm–1则为—CN的特征振动吸收峰，而1100cm–1处出现的吸收峰则为Si—O的特征峰。水解产物Al2O3—Si—CH2—CH2—COOH的红外图谱显示，在1710cm–1处出现了—COOH中羰基的伸缩振动峰。此外，从红外图谱中还可以观察到，原Al2O3中3448.45cm–1和1631.78cm–1处—OH的振动吸收峰有大幅的减弱，这表明偶联剂(2-氰乙基)三乙氧基硅烷已经很好地负载到了氧化铝粉末的表面。图2Al2O3及其改性物的红外光谱图a—Al2O3；b—Al2O3—Si—CH2—CH2—CN；c—Al2O3—Si—CH2—CH2—COOH
菀撞??啪郏?蚨?獾昧＞督细?[11]。而随着硅烷偶联剂的作用，和Al2O3表面的羟基进行结合，从而在Al2O3表面形成一层有机链包裹，从而阻止了Al2O3自身的团聚，从而使Al2O3平均粒径大大减小，而随着其添加量的进一步加大，Al2O3表面结合的硅烷偶联剂开始水解并进一步缩合形成低聚物，从而产生桥联，促进了Al2O3粒子之间的团聚，从而增大Al2O3的平均粒径[12]。在硅烷偶联剂用量为2g，Al2O3粉末为4g条件下，制得的改性Al2O3其粒径分布见图3。改性前Al2O3粒子粒径分布于28～40nm、90～220nm以及3500～5000nm三个范围，Al2O3粒子出现了不同程度的团聚，其粒径分布很不均匀，而经过改性之后，其粒径主要集中于25～70nm，由此可见硅烷偶联剂的改性有效减轻了Al2O3的团聚现象。表1改性Al2O3平均粒径硅烷偶联剂添加量/g改性Al2O3平均粒径/nm0593.45±7.791182.23±7.25252.23±1.853210.21±4.904433.19±6.395653.23±9.24图3改性前后Al2O3的粒径体积分布2.3改性Al2O3/PVDF杂化膜形貌分析纯PVDF膜及添加了改性Al2O3纳米粒子（含量为5%）的表面形貌结构以及横断面结构见图4。图4PVDF膜和改性Al2O3/PVDF杂化膜的表面及断面图（放大倍数均为2000倍）
【参考文献】：
期刊论文
[1]热致相变分离法制备PVDF微孔膜及其性能研究[J]. 肖凯军,汤旭,董浩,熊璞. 现代食品科技. 2013(11)
[2]硅烷偶联剂KH-570表面改性纳米SiO2[J]. 张云浩,翟兰兰,王彦,刘若望,袁继新,兰云军. 材料科学与工程学报. 2012(05)
[3]硅烷偶联剂对光固化PUA/SiO2杂化涂料的改性研究[J]. 蔡星,李宝芳,罗英武. 高校化学工程学报. 2008(02)
本文编号：3569226
【文章来源】：化工进展. 2017,36(02)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
Al2O3缩聚反应示意图
出现了新的峰，其中2933.63cm–1、1428.6cm–1为C—H的弯曲振动以及面内伸缩振动峰，而2252.38cm–1则为—CN的特征振动吸收峰，而1100cm–1处出现的吸收峰则为Si—O的特征峰。水解产物Al2O3—Si—CH2—CH2—COOH的红外图谱显示，在1710cm–1处出现了—COOH中羰基的伸缩振动峰。此外，从红外图谱中还可以观察到，原Al2O3中3448.45cm–1和1631.78cm–1处—OH的振动吸收峰有大幅的减弱，这表明偶联剂(2-氰乙基)三乙氧基硅烷已经很好地负载到了氧化铝粉末的表面。图2Al2O3及其改性物的红外光谱图a—Al2O3；b—Al2O3—Si—CH2—CH2—CN；c—Al2O3—Si—CH2—CH2—COOH
菀撞??啪郏?蚨?獾昧＞督细?[11]。而随着硅烷偶联剂的作用，和Al2O3表面的羟基进行结合，从而在Al2O3表面形成一层有机链包裹，从而阻止了Al2O3自身的团聚，从而使Al2O3平均粒径大大减小，而随着其添加量的进一步加大，Al2O3表面结合的硅烷偶联剂开始水解并进一步缩合形成低聚物，从而产生桥联，促进了Al2O3粒子之间的团聚，从而增大Al2O3的平均粒径[12]。在硅烷偶联剂用量为2g，Al2O3粉末为4g条件下，制得的改性Al2O3其粒径分布见图3。改性前Al2O3粒子粒径分布于28～40nm、90～220nm以及3500～5000nm三个范围，Al2O3粒子出现了不同程度的团聚，其粒径分布很不均匀，而经过改性之后，其粒径主要集中于25～70nm，由此可见硅烷偶联剂的改性有效减轻了Al2O3的团聚现象。表1改性Al2O3平均粒径硅烷偶联剂添加量/g改性Al2O3平均粒径/nm0593.45±7.791182.23±7.25252.23±1.853210.21±4.904433.19±6.395653.23±9.24图3改性前后Al2O3的粒径体积分布2.3改性Al2O3/PVDF杂化膜形貌分析纯PVDF膜及添加了改性Al2O3纳米粒子（含量为5%）的表面形貌结构以及横断面结构见图4。图4PVDF膜和改性Al2O3/PVDF杂化膜的表面及断面图（放大倍数均为2000倍）
【参考文献】：
期刊论文
[1]热致相变分离法制备PVDF微孔膜及其性能研究[J]. 肖凯军,汤旭,董浩,熊璞. 现代食品科技. 2013(11)
[2]硅烷偶联剂KH-570表面改性纳米SiO2[J]. 张云浩,翟兰兰,王彦,刘若望,袁继新,兰云军. 材料科学与工程学报. 2012(05)
[3]硅烷偶联剂对光固化PUA/SiO2杂化涂料的改性研究[J]. 蔡星,李宝芳,罗英武. 高校化学工程学报. 2008(02)
本文编号：3569226
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