疏水性二氧化矽 是一種經過特殊處理後,表面性質由親水變為疏水的二氧化矽材料。
在氣相二氧化矽或沉澱二氧化矽的基礎上,以化學改質的方法在其表面連接上疏水基團,如經過矽烷偶聯劑處理,使矽烷的疏水部分與二氧化矽表面的羥基反應,使二氧化矽表面被疏水基團覆蓋。
物理性質
- 外觀一般為白色粉末,與一般二氧化矽相似。
- 具有奈米級粒徑,因此具有較大的比表面積。但由於表面具有疏水性,在與水接觸時會表現出獨特的性能,例如不像親水性二氧化矽那樣容易被水浸透,會出現類似「荷葉效應」的疏水現象。
化學性質
- 化學穩定性高,在一定的酸、鹼環境下能保持穩定。
- 表面的疏水基團使其對有機化合物有良好的親和力,能很好的分散在許多有機溶劑中,並且對水有排斥性。
應用領域
- 油漆工業:可顯著提高油漆的防水、防潮性能。當塗料用於室外建築、船舶等表面時,疏水性二氧化矽可以防止水分滲透到塗層中,從而延長塗層的使用壽命,同時也能改善塗層的流變性,使塗層更容易施工。
- 化妝品產業:在一些防水化妝品中,例如防水睫毛膏、防水口紅等產品中,疏水二氧化矽作為重要的添加劑,可以防止化妝品被水溶解或沖走,幫助產品保持良好的妝效。
- 電子材料:用於電子產品的包裝材料,防止水分對電子元件造成損害,同時其良好的分散性有助於提高包裝材料的性能
在二氧化矽的疏水改質中,常用的助劑主要有以下幾種:
通用改質劑
1.矽烷偶聯劑
- 類型和特性:這是最常用的一類添加劑。如甲基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷等。其分子結構中一般含有能與二氧化矽表面羥基反應的活性基團(如甲氧基)及具有疏水性的有機基團(如甲基、乙烯基等)。
- 作用原理:矽烷偶聯劑中的活性基團會與二氧化矽表面的羥基發生化學反應,形成化學鍵,而另一端的疏水基團則向外延伸,從而使二氧化矽表面的性質由親水變為疏水。
2.矽油
- 種類及特性:如二甲基矽油等。矽油具有化學穩定性好,表面張力低,疏水性優良。
- 作用原理:矽油可以透過物理吸附或部分化學鍵結的方式覆蓋在二氧化矽表面。在物理吸附過程中,由於矽油本身的疏水性,二氧化矽表面會形成一層疏水層,減少了二氧化矽與水接觸的可能性。