聚酰胺胺改性纳米二氧化硅的研究进展

来源期刊：材料导报2019年第17期

论文作者：何海峰 寇新秀 吕海亮 白瑞钦 刘欣 靳涛

文章页码：2882 - 2889

关键词：聚酰胺胺;纳米二氧化硅;嫁接技术;密度泛函理论;干法改性;

摘    要：二氧化硅表面改性是解决其团聚的重要途径,该方法不仅可以提高纳米粒子在水相介质中的分散性,还可改善二氧化硅与有机相的相容性,因此具有重要的理论意义和应用价值。目前,粉体改性的理论依据主要集中于物理吸附理论、化学键理论、配位理论等。常用的纳米二氧化硅改性剂有离子型聚合物（聚乙烯亚胺、马来酰亚胺丙基三甲基氯化铵、聚甲基丙烯酸钠等）、非离子型聚合物（聚氨酯等）以及偶联剂（钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂等）,对应的改性方法有分子自组装、嫁接技术、化学沉积技术、干法改性和湿法改性等。聚酰胺胺（PAMAM）树枝状大分子具有结构规整、分子量可控、枝端有较多功能团等独特性质,其反应活性较高,在纳米粒子制备、分子载体、催化剂、重金属离子的分离与提纯等领域得到了广泛研究和运用。通常,以PAMAM大分子改性二氧化硅时多采用间接方式,即首先在二氧化硅粉体表面引入-NH2基团,再利用聚合接枝的方式合成聚酰胺胺分子。但在搅拌和加热的作用下,羟基所键合的硅烷片段可能存在断裂的情况（如-CH2-CH2-键）,合成过程中难以避免副反应的发生,合成产物的分子量、分子链的长短都较难控制,且还存在各种复杂因素的影响,导致这种方法效率不高。笔者提出采用PAMAM大分子直接干法改性二氧化硅的方式,实验过程中避免了水分的参与,二氧化硅表面保持较多的活性点,可直接利用改性剂分子PAMAM（中心核原子、酰胺中心、枝端胺基等）与这些活性点的耦合作用形成配体结构,从而达到改性的目的,同时简化改性工艺,降低操作成本。本文首先介绍了PAMAM对二氧化硅的改性方法,接着从重金属离子的吸附和分离、生物技术、在介质和涂料涂层中的分散性以及催化载体四个方面对PAMAM改性二氧化硅的应用进行了着重分析总结,以期为制备性能更优异、更稳定的改性纳米二氧化硅提供参考。