Page 229 - 《精细化工）》2023年第10期

第 10 期 岳 闯，等: 微纳米 SiO 2 改性沥青的制备及性能评价 ·2307·

清液中 AOⅡ的吸光度。按式（2）对 PEI-SiO 2 的
PEI，还能反映所制备的 PEI-SiO 2 的稳定性。对 SiO 2
和 PEI-SiO 2 进行 Zeta 电位表征，结果见图 6。由图 胺基含量进行计算。PEI-SiO 2 表面胺基含量结果见
6 可知，20 nm 和 10 μm SiO 2 的 Zeta 电位分别为 表 3。
c  V
（–33.6±0.2）mV 和（–30.7±2.9）mV。这是因为 SiO 2 (AO )Ⅱ (AO )Ⅱ
C = （2）
表面分布着大量含氧残基和羟基。但当 SiO 2 表面修 m (PEI-SiO 2 )
饰上 PEI 后，Zeta 电位均变成了正值，此时 PEI-SiO 2 式中：C 为 PEI-SiO 2 的胺基含量，μmol/g； c (AO )Ⅱ 为
（20 nm）和 PEI-SiO 2 （10 μm）的 Zeta 电位分别为
上清液中 AOⅡ的浓度，mmol/L； V (AO )Ⅱ 为上清液 AO
（+46.0±1.2）mV 和（+40.8±5.9）mV，这是 PEI
中的胺基在水溶液中的质子化所致 [18] 。说明 PEI 成 Ⅱ体积，mL；m (PEI-SiO2) 为和 AOⅡ共同孵育的 PEI-
SiO 2 的质量，g。
功引入到两种不同粒径的 SiO 2 表面。除此之外，两

种 PEI-SiO 2 的 Zeta 电位绝对值均大于 30，证明其 表 3 PEI-SiO 2 表面胺基含量
有良好的稳定性 [19] 。而 PEI-SiO 2 （20 nm）的 Zeta Table 3 Quantification of PEI-SiO 2 surface amine groups

电位大于 PEI-SiO 2 （10 μm）的原因可能与 PEI-SiO 2 样品 吸光度 C/(μmol/g)
表面的胺基含量有关。 PEI-SiO 2（20 nm） 1.441±0.033 37.1±0.9
PEI-SiO 2（10 μm） 1.315±0.044 33.8±1.2

由表 3 可知，PEI-SiO 2 （20 nm）比 PEI-SiO 2
PEI-SiO 2 （10 μm）的胺基含量更大。这是因为 SiO 2
粒径越小则比表面积越大，将提供更多的活性位点
与硅烷偶联剂结合，并进一步与 PEI 反应，从而胺
基含量更大，这也导致了 PEI-SiO 2 （20 nm）的 Zeta
电位大于 PEI-SiO 2 （10 μm）。

2.3 PEI-SiO 2 -MQL 的结构与性能表征
图 6 两种 SiO 2 经 PEI 修饰前后的 Zeta 电位
Fig. 6 Zeta potentials of two kinds of SiO 2 before and after 2.3.1 红外光谱分析
modification with PEI 为了探究 MQL 与 PEI-SiO 2 之间的反应机理，
选取了 MQL 和 1.0% PEI-SiO 2 -MQL（20 nm）进
2.2.3 胺基含量分析 行红外表征，结果见图 8。由图 8 可知，在 MQL 中，
PEI-SiO 2 表面胺基含量的测定原理如图 7 所示。 1261 cm 处为环状酸酐中 C—O 的伸缩振动吸收峰，
–1

说明 MQL 中存在环状 形式的 MAH 。添加了
–1
PEI-SiO 2 后，1261 cm 处的吸收峰消失，可见 MQL
中的 MAH 与 PEI-SiO 2 发生了开环反应。因此，PEI-
SiO 2 与 MQL 之间不仅有物理作用还有化学作用。

图 7 PEI-SiO 2 表面胺基含量测定原理图 [20]
Fig. 7 Schematic diagram of surface amine group
[20]
quantification of PEI-SiO 2 图 8 MQL 和 1.0% PEI-SiO 2 -MQL（20 nm）的 FTIR 谱图
Fig. 8 FTIR spectra of MQL and 1.0% PEI-SiO 2 -MQL (20 nm)
在酸性条件下，PEI-SiO 2 表面质子化的胺基与
AOⅡ中的磺酸基通过静电作用 1∶1 结合 [21] 。通过 2.3.2 微观结构分析
检测反应 后上清液 中 AO Ⅱ的 吸光度能 够对 纳米 SiO 2 在沥青中是否均匀分散一直是影响改
PEI-SiO 2 表面的胺基进行定量。使用酶标仪测得上 性沥青性能的关键因素 [22] 。选取了 MQL、1.0%