二氧化硅纳米颗粒表面修饰氨基的方法技术

本发明专利技术公开了一种二氧化硅纳米颗粒表面修饰氨基的方法，该方法包括如下步骤：将干燥二氧化硅纳米颗粒置于表面皿，滴加氨水，保证氨水与颗粒无接触；把整个表面皿，放入饱和的氨气环境中恒温静置；将恒温静置后的样品放入等离子清洗清洗器中，进行处理；回收样品，洗涤后室温干燥，得表面修饰氨基的二氧化硅纳米颗粒。本发明专利技术的修饰氨基的方法过程简单、可操作性强、且无需除氨水外其他有机溶剂参与反应，制造成本较低，可以在快速有效地在颗粒表面成功修饰稳定氨基并且修饰的二氧化硅纳米颗粒具有较好的分散性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
二氧化硅纳米颗粒表面修饰氨基的方法
本专利技术属于二氧化硅纳米颗粒修饰，具体涉及二氧化硅纳米颗粒表面修饰氨基的方法。
技术介绍
二氧化硅是一种常用的无机材料，具有良好的热稳定性和化学稳定性。纳米二氧化硅的粒径小、生物相容性好，且具有纳米材料的表界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应等优点，广泛用于高分子材料领域。然而，纳米二氧化硅颗粒表面有大量的活性羟基，亲水性强，易团聚，与有机体的相容性和分散性差。因此，需要对纳米二氧化硅颗粒表面进行修饰，以降低表面能、提高其在有机体重的分散性和相容性和保证稳定存放。纳米二氧化硅的氨基修饰是较为常见的修饰手段，经过修饰后的颗粒表面含有氨基(-NH2)，活性氨基可以与诸多分子发生反应，并显著提高颗粒的分散性和稳定性，从而拓展二氧化硅的应用及性能。如在材料领域，修饰后的纳米二氧化硅与聚丙烯混合，虽然相比原来的纳米二氧化硅颗粒能更好的分散在基体聚丙烯中，但材料的结构和性能难以控制，尤其是加入高分子后，材料形状不稳定，因此急需改进。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种可以快速有效地在二氧化硅纳米颗粒表面成功修饰稳定氨基的二氧化硅纳米颗粒表面修饰氨基的方法。本专利技术提供所述修饰方法所制备氨基化二氧化硅纳米颗粒。技术方案：为了实现上述目的，本专利技术所述一种二氧化硅纳米颗粒表面修饰氨基的方法，包括如下步骤：(1)将干燥二氧化硅纳米颗粒置于表面皿，滴加氨水，保证氨水与颗粒无接触，避免接触会提前反应破坏颗粒表面结构，造成无法接枝；(2)把步骤(1)中二氧化硅颗粒(整个表面皿)，放入饱和的氨气环境中恒温静置反应；(3)将步骤(2)恒温静置后的二氧化硅样品放入等离子清洗清洗器中，进行处理；(4)回收步骤(3)处理后的样品，洗涤后室温干燥，得到表面修饰氨基的二氧化硅纳米颗粒。其中，步骤(1)中将5mg～20mg粒径为10nm～500nm的干燥二氧化硅纳米颗粒置于一直径60mm培养皿盖子上，滴加适量25％～28％浓度的氨水，其中氨水与颗粒无接触。作为优选，将20mg粒径为50nm的干燥二氧化硅纳米颗粒置于一直径60mm培养皿盖子上，滴加5mL～20mL，25％～28％浓度的氨水，其中氨水与颗粒无接触。其中，步骤(2)中放入饱和的氨气环境中80-100℃恒温反应4小时以上。作为优选，步骤(2)中放入饱和的氨气环境中80℃恒温反应4小时以上。其中，步骤(3)中等离子清洗清洗器，在电压为800V以下进行处理，时间不低于5min，作为优选，步骤(3)中等离子清洗清洗器进行处理时，真空表上压力降到0-0.9E2，保证设备正常使用。作为优选，步骤(3)中所述等离子清洗清洗器为氦气等离子清洗清洗器(JS-1600，北京和同创业科技有限责任公司)。其中，步骤(4)中回收步骤(3)处理后的样品，使用无水乙醇洗涤3-4次，后室温干燥。其中，所述二氧化硅纳米颗粒表面修饰的氨基来自于饱和氨气。本专利技术所述的修饰方法所制备氨基化二氧化硅纳米颗粒无其它物质残留，氨基接枝率高。本专利技术，所述氨基化二氧化硅纳米颗粒的氨基直接接枝于颗粒表面，耗能少，绿色环保，是一类具有极大发展潜力的新方法。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、该修饰方案过程简单、可操作性强、且无需除氨水外其他有机溶剂参与反应，制造成本较低，可以在快速有效地在颗粒表面成功修饰稳定氨基并且通过等离子体清洗器修饰的SiO2NPs具有较好的分散性。2、本专利技术使用的氨基原料是25％～28％氨水，制备过程中无需严格控制无水并在反应前期使体系内挥发的氨气附着在颗粒表面。红外光谱表征结果显示利用等离子清洗器成功氨基化SiO2，SEM、DLS表征显示修饰氨基后后的SiO2NPs分散性、稳定性较好，同时本专利技术氨基化二氧化硅纳米颗粒的氨基直接接枝于颗粒表面保证氨基峰和颗粒不会破坏。附图说明图1为实施例1氨基化SiO2NPs表面的红外光谱图，结果显示样品1500～2000cm-1处游离N-H特征峰明显。图2为实施例1氨基化SiO2NPs表面的SEM电镜照片，结果显示样品粒径均一，分散性较好。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作出详细说明。实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。二氧化硅纳米颗粒(SiO2NPs)南京彩纳生物科技有限公司，也可采用其他厂家；(氦气)等离子清洗器(JS-1600，北京和同创业科技有限责任公司)，也可采用其他厂家。实施例1取20mg粒径为50nm的干燥二氧化硅纳米颗粒置于一直径60mm培养皿盖子上，滴加150μL质量分数为25％浓度的氨水，其中氨水与颗粒无接触。将含颗粒表面皿放入饱和的氨气环境中80℃恒温4小时，把样品放入(氦气)等离子清洗器(JS-1600，北京和同创业科技有限责任公司)，调节电压至800V，处理5分钟。回收样品并用无水乙醇洗涤3次，室温环境干燥，得表面修饰氨基的二氧化硅纳米颗粒。如图1所示红外光谱表征显示经表面修饰的SiO2NPs在1500～2000cm-1游离N-H特征峰明显，说明成功修饰了氨甲基。如图2所示，SEM表征结果显示经表面修饰氨基的SiO2NPs粒径均一，分散性较好，2875，2940cm-1处无信号，说明颗粒表面没有CH2官能团，通过对红外光谱分析，可确定氨基直接修饰于颗粒，并直接接枝于颗粒表面。实施例2取20mg粒径为50nm的干燥二氧化硅纳米颗粒置于一直径60mm培养皿盖子上，滴加100μL质量分数为28％浓度的氨水，其中氨水与颗粒无接触。将含颗粒表面皿放入饱和的氨气环境中80℃恒温8小时，把样品放入(氦气)等离子清洗器(JS-1600，北京和同创业科技有限责任公司)，真空表上压力降到0.9E2后调节电压至800V，处理5分钟。回收样品并用无水乙醇洗涤3次，室温环境干燥。如表1所示，动态光散射(DLS)zeta电位测定显示经表面修饰的SiO2NPs的zeta电位平均值为8.81±0.36mV，标准偏差值为4.09％，证明已成功修饰上氨基，颗粒不团聚，电势较为均一分散体系稳定。表1实施例3取20mg粒径为50nm的干燥二氧化硅纳米颗粒(SiO2OH)置于一直径60mm培养皿盖子上，滴加50μL质量分数为25％浓度的氨水，其中氨水与颗粒无接触。将含颗粒表面皿放入饱和的氨气环境中85℃恒温12小时，把样品放入(氦气)等离子清洗器(JS-1600，北京和同创业科技有限责任公司)，真空表上压力降到0.9E2后调节电压至600V，处理8分钟。回收样品并用无水乙醇洗涤3次，室温环境干燥，得表面修饰氨基的二氧化硅纳米颗粒。红外光谱表征显示经表面修饰的SiO2NPs无游离N-H特征峰。SEM表征结果显示颗粒均一，分散性一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氧化硅纳米颗粒表面修饰氨基的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)将干燥二氧化硅纳米颗粒置于表面皿，滴加氨水，保证氨水与颗粒无接触；/n(2)将步骤(1)中含二氧化硅颗粒表面皿放入饱和的氨气环境中恒温静置反应；/n(3)将步骤(2)恒温静置后的样品放入等离子清洗清洗器中，进行处理；/n(4)回收步骤(3)处理后的样品，洗涤后室温干燥，得到表面修饰氨基的二氧化硅纳米颗粒。/n

【技术特征摘要】
1.一种二氧化硅纳米颗粒表面修饰氨基的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将干燥二氧化硅纳米颗粒置于表面皿，滴加氨水，保证氨水与颗粒无接触；
(2)将步骤(1)中含二氧化硅颗粒表面皿放入饱和的氨气环境中恒温静置反应；
(3)将步骤(2)恒温静置后的样品放入等离子清洗清洗器中，进行处理；
(4)回收步骤(3)处理后的样品，洗涤后室温干燥，得到表面修饰氨基的二氧化硅纳米颗粒。


2.根据权利要求1所述的二氧化硅纳米颗粒表面修饰氨基的方法，其特征在于，步骤(1)中将5mg～20mg粒径为10nm～500nm的干燥二氧化硅纳米颗粒置于表面皿，滴加5μL～200μL，浓度为25％～28％的氨水，其中氨水与颗粒无接触。


3.根据权利要求1所述的二氧化硅纳米颗粒表面修饰氨基的方法，其特征在于，步骤(2)中放入饱和的氨气环境中80-100℃恒温反应4小时以上。


4.根据权利要求1所述的二氧化硅纳米颗粒表面修饰氨基的方法，其特征在于，步骤(3)中等离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：王婷，帅哲玮，尤柏儒，蔡成龙，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32