摘 要

本文通过微乳法制备纳米二氧化硅粒子，并用制备的纳米二氧化硅粒子为核包覆一层二氧化钛薄膜，制成SiO₂/TiO₂复合材料，探究包覆机理。同时，通过用二氧化硅粒子、SiO₂/TiO₂包覆粒子以及硅溶胶对氯氧镁水泥进行改性，来改变氯氧镁水泥的强度及防水性能。实验表明二氧化硅粒子及SiO₂/TiO₂包覆粒子均可以增强氯氧镁水泥的强度及防水性能，且二氧化硅粒子对氯氧镁水泥强度的增强效果较好，SiO₂/TiO₂包覆粒子对氯氧镁水泥的防水性能的增强效果较好。而浓度较低的硅溶胶则对氯氧镁水泥的强度及防水性能无明显改善效果，同时还有可能造成少许副作用。

关键词：二氧化硅；氯氧镁水泥；包覆

Abstract

In this paper, nano-silica particles were prepared by microemulsion method, and a layer of titanium dioxide film was coated with nano-silica particles. The SiO₂ / TiO₂ composite was prepared and the coating mechanism was explored. At the same time, the strength and water resistance of the magnesium oxychloride cement were changed by modifying the magnesium oxychloride cement with silica particles, SiO₂ / TiO₂ coated particles and silica sol. The results show that both silica particles and SiO₂ / TiO₂ coated particles can enhance the strength and water resistance of magnesium oxychloride cement, and the effect of silica particles on the strength of magnesium chloride cement is better. The SiO₂ / TiO₂ coated particle pair The improvement of the water resistance of the magnesium oxychloride cement is better. While the lower concentration of silica sol is the strength and water resistance of magnesium oxychloride cement no significant improvement effect, but also may cause a little side effects.

Key words：SiO₂; magnesium oxychloride cement; coating

目 录

第一章 绪论 1

1.1纳米材料 1

1.2 纳米SiO₂材料 1

1.3纳米SiO₂的表面改性 2

1.4 SiO₂和TiO₂复合材料的改性研究 2

1.5氯氧镁水泥研究背景 3

1.6氯氧镁水泥的概况 4

1.6.1氯氧镁水泥的硬化机理 4

1.6.2氯氧镁水泥的改性研究 4

第二章 实验部分 7

2.1实验目的及意义 7

2.2实验内容及方案 7

2.2.1 SiO₂/TiO₂粒子的制备 7

2.2.2 氯氧镁水泥的改性试验 7

2.3实验仪器及试剂 8

2.3.1实验试剂 8

2.3.2实验仪器 8

2.4实验步骤及结果讨论 9

2.4.1微乳液法制备SiO₂纳米粒子及包覆 9

2.4.2氯氧镁水泥的配制及改性 10

第三章 实验结论及展望 14

3.1实验结果分析与讨论 14

3.2今后的展望 14

参考文献 16

致谢 18

第一章 绪论

1.1纳米材料

材料对于人类社会有着重要意义，对于人类社会飞速发展起到重要作用。尤其是对于信息科学来说，信息科学的发展离不开材料飞速发展的功劳。在材料飞速发展的同时，人们对于材料的要求也变得越来越高，作为“现代科学技术的三大支柱”之一，新材料的问世必然会在科学界引起极大地地震。当今社会是信息的社会，是知识信息的新时代，同时也是材料飞速发展的社会，如今，与纳米材料有关的科技已经走在了科研领域的最前沿^[1]。

纳米材料指的是由纳米尺度范围内（1-100nm）的基本单元所构成的材料，由于纳米材料常常有着其独特的声、光、电、磁等性能，所以科研工作者们也在不断地研究它，并积极地尝试将纳米材料更多的用于生活中来改善人们的日常生活，全世界兴起了一股研究纳米材料的风潮。伴随着科研工作者们对纳米材料的不断研究，研究方向也在逐渐的加深，不再是简单的制备纳米粒子了，现在的研究热点在于合成具有特定功能的纳米材料的合成与设计方向，日后也必将继续进一步加深对纳米材料的探究，使纳米材料不再神秘而是渐渐地融入我们的日常生活之中^[1]。

1.2 纳米SiO₂材料

纳米材料由于其某些与常规材料不同的的特性与反常性质，而可以在某些方面对各种行业的产品进行升级换代，所以在近年来发展十分迅速。而其中，纳米二氧化硅材料是应用最广泛的一种纳米材料之一。纳米二氧化硅材料在很多行业和领域都有着很好的用途和应用前景。在陶瓷产品中加入适量的二氧化硅可以大大提升陶瓷制品的韧度，且可以大大降低陶瓷制品的脆性，在陶瓷的表面涂一层薄的纳米二氧化硅层也可以增加陶瓷制品表面的光洁度；纳米二氧化硅也可以用作人造莫来石的材料，在电子封装领域有着广阔的应用前景；在橡胶中添加纳米二氧化硅也可以使橡胶具备各种不同的性能从而制出新型橡胶，扩大橡胶的使用范围；纳米二氧化硅对于紫外光有着吸收的特性，且纳米二氧化硅涂层是透明的，所以可以用来作飞机窗口等表面的防紫外光涂层；此外，纳米二氧化硅还可用作功能纤维、新型塑料以及油漆抗老化的添加剂等应用，在很多领域都可以起到很好的作用^[5]。

纳米SiO₂可以促进水泥的水化，其主要体现在反应的初期，潜伏期，凝胶期和硬化期。纳米二氧化硅的存在大大的提高反应初期的放热速率，诱导期、加速期和减速期、第二放热峰的出现也出现了提前，凝结时间明显缩短。其作用机理是纳米SiO₂有较高的活性，参与水化反应，与水化生成的Ca(OH)₂反应，进而消耗了Ca(OH)₂导致Ca² 提前达到饱和促进水化。因此，水化各个时期的出现均相对发生了提前^[3]。纳米二氧化硅还能在凝胶的形成中起到晶核作用，水化产物优先沉积在晶核表面，从而改善了水化过程中混合料与水接触的过程，使得原料颗粒内部的未水化部分与水接触几率增大，促进水泥的水化^[4]。纳米二氧化硅由于有较大的比表面积，在水泥内部能产生填充效应，能够堵塞孔隙，增强结构稳定性。同时，硅溶胶作为纳米二氧化硅的稳定分散系，制备的方法不同，作用也不同。离子交换法制备的硅溶胶能缩短水泥的初凝和终凝时间，而水解法制备的硅溶胶则是延长初凝和终凝时间。而且，硅溶胶的掺量较小时，对水化反应产生的是负作用^[3]。