納米二氧化硅具有粒徑小、比表面積大、生物相容性好等優(yōu)點，具有表面界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等優(yōu)點。

但納米SiO2表面存在大量的活性羥基，親水性強，容易形成團聚或二次聚集，不利于其在材料中的分散，從而影響材料的結(jié)構(gòu)和性能。因此，有必要對納米二氧化硅進行表面改性，以保證納米二氧化硅的穩(wěn)定儲存，提高其在聚合物基體中的分散性。

納米二氧化硅的表面改性方法很多，可分為物理改性和化學改性。

一、納米二氧化硅的物理改性

納米二氧化硅的物理改性主要是通過吸附、包覆等物理功能將改性劑吸附到納米二氧化硅表面，改變其表面性質(zhì)，從而減少團聚，提高分散穩(wěn)定性。

納米二氧化硅的物理改性劑主要有表面活性劑、金屬氧化物和聚合物。

采用物理方法對納米SiO2進行表面改性，可以制備出多種涂層材料，滿足不同應(yīng)用的需要。然而，由于納米二氧化硅粒子在范德華力和靜電作用下的簡單吸附或包覆，使得有機相與無機相之間的相互作用較弱。當溫度、pH、壓力等環(huán)境條件發(fā)生變化時，會發(fā)生明顯的相分離。

二、納米二氧化硅的化學改性

納米SiO2的化學改性主要是利用納米SiO2表面的大量羥基與改性劑反應(yīng)，降低羥基數(shù)，改變粒子表面的親水性和疏水性，并根據(jù)需要引入不同的基團，擴大納米SiO2的應(yīng)用范圍。

（1） 偶聯(lián)劑改性

硅烷偶聯(lián)劑是納米二氧化硅改性中應(yīng)用最廣泛的偶聯(lián)劑，它可以與納米二氧化硅表面的羥基縮合形成硅氧鍵。

用偶聯(lián)劑對納米二氧化硅進行表面改性時，偶聯(lián)劑必須經(jīng)過水解才能與納米二氧化硅反應(yīng)。水解物的自縮合會阻礙水解物與二氧化硅表面羥基的反應(yīng)，在一定程度上降低了偶聯(lián)效率，使納米二氧化硅的表面改性不完全。

（2） 醇酯改性

醇酯法是在高溫高壓下，脂肪醇與納米二氧化硅表面的羥基反應(yīng)，改變二氧化硅表面的潤濕性。

與硅烷偶聯(lián)劑法相比，醇酯法具有改性脂肪醇價格低、合成容易、結(jié)構(gòu)易于控制等優(yōu)點。但改性效果受醇烷基鏈長的影響，需要在高溫高壓下進行，對反應(yīng)條件要求較高。

（3） 聚合物的接枝改性

在納米SiO2表面以特定的方式接枝聚合物，可以有效地改善納米粒子的疏水性，提高納米復合材料的界面親和力。接枝聚合物的長鏈結(jié)構(gòu)能與基體聚合物發(fā)生鏈纏結(jié)，使改性更加均勻、緊湊。同時，可根據(jù)需要選擇不同的接枝單體和接枝條件，使改性更具多樣性和可控性。

聚合物接枝改性納米二氧化硅按接枝方式的不同可分為“分級到”和“分級自”。

“分級到”法通常是指將末端官能化聚合物共價連接到納米二氧化硅表面。

“分級自”的原理是利用納米SiO2表面的大量羥基引入陽離子、陰離子或自由基等活性點，在納米SiO2表面引發(fā)聚合反應(yīng)，然后在納米SiO2表面引發(fā)周圍單體的聚合，制得聚合物生長在納米SiO2表面。

“接枝自”法通過原位接枝預聚物鏈段引入聚合物，空間位阻不限制活性起始位點較小的單體分子的接枝生長，因而具有較高的接枝效率。然而，在與材料復合的過程中，納米SiO2表面連接的長鏈聚合物可能發(fā)生纏結(jié)，使相鄰的二氧化硅再次團聚，不利于其在聚合物中的進一步分散