疏水性二氧化硅是一种经过特殊处理后,表面性质由亲水性变为疏水性的二氧化硅材料。
在烟雾二氧化硅或沉淀二氧化硅的基础上,通过化学改性方法使其表面连接上疏水基团,例如通过硅烷偶联剂处理,硅烷的疏水部分与二氧化硅表面上的羟基发生反应,使二氧化硅表面被疏水基团覆盖。
物理性质
- 外观通常为白色粉末,类似于普通二氧化硅。
- 具有纳米级粒径,使其具有较大的比表面积。然而,由于疏水表面,当与水接触时表现出独特的性质,例如不像亲水性二氧化硅那样容易被水浸湿,会出现类似“荷叶效应”的疏水现象。
化学性质
- 高化学稳定性,能在一定程度的酸、碱环境中稳定。
- 表面上的疏水基团使其对有机化合物具有良好的亲和力,可以在许多有机溶剂中良好分散,并对水具有排斥作用。
应用领域
- 涂料行业:可以显著提高涂料的防水、防潮性能。当涂料用于室外建筑和船舶等表面时,疏水性二氧化硅可以防止水分渗入涂层,从而延长涂层的使用寿命,同时改善涂料的流变性,使涂料更容易施工。
- 化妆品行业:在一些防水化妆品中,如防水睫毛膏、防水口红等产品中,疏水性二氧化硅作为重要添加剂,可以防止化妆品被水溶解或冲刷掉,帮助产品保持良好的妆效。
- 电子材料:用于电子产品的包装材料中,防止水分对电子元件造成损害,同时其良好的分散性有助于提高包装材料的性能。
在二氧化硅的疏水改性中,常用的助剂主要有以下几种:
通用改性剂
1. 硅烷偶联剂
- 类型和特点:这是最常用的一类添加剂。例如甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷等。其分子结构通常含有可与二氧化硅表面上的羟基反应的活性基团(如甲氧基)和具有疏水性的有机基团(如甲基基团和乙烯基团)。
- 作用原理:硅烷偶联剂中的活性基团会与二氧化硅表面上的羟基发生化学反应,形成化学键,而另一端的疏水基团则向外延伸,从而改变二氧化硅表面的性质,使其由亲水性变为疏水性。
2. 硅油
- 类型和特点:如二甲基硅油等。硅油具有良好的化学稳定性,低表面张力和优异的疏水性。
- 作用原理:硅油可以通过物理吸附或部分化学键合的方式覆盖在二氧化硅表面。在物理吸附过程中,由于硅油本身的疏水性,会在二氧化硅表面形成一层疏水层,从而降低二氧化硅与水接触的可能性。