溶胶制备工艺综合版.docx

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溶胶制备工艺综合版

1、Sol—Gel法二氧化硅溶胶的制备及性能影响研究

（刘羽,张建民，牛志睿）

制备过程：

将TEOS与乙醇按一定比例放置在冷水浴中（避免过早水解）搅拌10min，使其充分混合成均相溶液，在磁力恒温搅拌器强烈搅拌下逐滴地滴加硝酸和水的混合物，滴加完毕后将反应混合物升温至7O℃搅拌回流3小时，冷却即得SiO2溶胶。

溶胶制成后均匀滴加DMF，制得有添加剂的溶胶样品。

研究

实验1：

①TEOS：

H2O：

HNO3=1：

6.4：

0.08

（EtOH/TEOS=2,3,5,7.5,10,12.5,17）

实验2：

②TEOS：

EtOH：

HNO3=1：

3.8：

0.085

（H2O/TEOS=1,4,5,7,10,20）

实验3：

③TEOS：

EtOH：

H2O=1：

3.8：

6（HNO3/TEOS=0.17,0.15,0.10,0.085,0.06,0.03,0.02,0.01）

2、二氧化硅溶胶的制备及性能影响研究

（杨靖，陈杰珞，刘春晓）

制备过程：

按照正硅酸乙酯（TEOS）：

乙醇（EtOH）：

H20：

H+=1：

6.4：

3.8：

0.085的摩尔比例，将一定量的正硅酸乙酯与无水乙醇充分混合，在磁力搅拌器强烈搅拌下逐滴加入去离子水和酸性催化剂的混合物，滴加完毕后将反应混合物在一定温度下搅拌回流一定时间，待溶胶冷却后加入一定量的N，N一二甲基甲酰胺（DMF）作为干燥控制化学添加剂，继续搅拌15min即得SiO2溶胶。

研究

实验1：

酸的种类对溶胶黏度、凝胶时间、固含量的影响

在[H]相同的条件下，酸催化剂对溶胶粘度的影响为：

HF>HC1>HNO3>H2SO4>HAC，

对凝胶时间的影响为：

HAC>H2SO4>HC1>HNO3>HF，

几种溶胶固含量的大小为：

H2SO4>HNO3>HC1>HAC

结论：

制备二氧化硅膜用硅溶胶较适合采用盐酸或硝酸作为催化剂。

实验2：

反应温度对溶胶黏度、凝胶时间、固含量、粒径的影响

结论：

乙醇的沸点为78℃，随着反应温度的升高，溶胶的颜色逐步加深，溶胶的粘度、固含量逐步增大，凝胶时间则缩短。

结论：

温度升高，粒径增大

实验3：

反应时间对溶胶黏度、凝胶时间、固含量、粒径的影响

结论：

随着反应时间的延长，溶胶的颜色逐步加深，溶胶的粘度、固含量逐步增加，凝胶时间变短。

随着反应时间的延长，SiO2粒子的粒径缓慢增大，但为了控制二氧化硅溶胶的粘度反应时间不宜太长，以免溶胶粘度太大，稳定性降低。

实验4：

添加剂对溶剂黏度、凝胶时间、粒径的影响

取6份SiO2溶胶，分别加入0、10％、20％、30％、40％、50％体积的DMF并搅拌均匀。

结论：

DMF的加入表现为使溶胶的粘度减小，凝胶时间延长。

溶胶中加入30％DMF（v／V）后溶胶粒径有增大的趋势。

3、改性二氧化硅溶胶的制备及成膜过程

（李玉亭，张尼尼，王芳，郭琳，王新敏，许小敏，蔡弘华，李海洋，罗仲宽）

制备过程：

制备过程：

按表1的原料配比将一定量的正硅酸乙酯（TEOS）、水和无水乙醇放置于三口烧瓶中，磁力搅拌5min后，用质量分数为15％盐酸调节pH值4～5，回流反应温度控制在40℃，待溶液澄清后加入适量的甲基三乙氧基硅烷（MEOS），磁力搅拌1h制得稳定的改性二氧化硅溶胶。

采用同样的方法及反应条件制得γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷（KH-570）的改性二氧化硅溶胶。

研究

实验1：

KH-570（ABC）、MEOS（DEF）、未改性（K）的硅溶胶XRD分析

实验2：

对经KH-570改性的硅溶胶进行红外分析（120℃热处理和非处理）

实验3：

涂层性能测试

1、KH-570和MEOS含量对溶胶粒径的影响

结论：

随着改性物质含量的增加，溶胶粒径变小。

2、改性对涂膜硬度的影响

3、改性对涂膜完整性及附着力的影响

4、改性对涂层亲水角的影响

结论：

随着硅烷偶联剂含量的增加，二氧化硅表面的亲水性逐渐被改善，涂层亲水角逐渐变大。

4、酸催化二氧化硅溶胶的制备及稳定性研究

（杨靖，张建民，张浩）

制备过程：

按计算的摩尔比将一定量的正硅酸乙酯（TEOS）与无水乙醇（EtOH）充分混合，在磁力搅拌器强烈搅拌下逐滴加入去离子水（H2O）和硝酸（HNO3）的混合物，滴加完毕后将反应混合物在一定温度下搅拌回流若干小时，待溶胶冷却即得Si02溶胶。

将制好的SiOz溶胶密闭于恒温箱中放置待其凝胶．Si02溶胶的粘度用相应规格的乌氏粘度计在3O℃的恒温水浴中所测的数值表示。

研究：

实验1：

二氧化硅溶胶的凝胶时间与稳定性的关系（考察黏度及粒径随时间的变化关系）

配方TEOS：

EtOH：

HNO3：

H2O=1：

3.8：

0.085：

6.4（70℃，3h）

实验2：

PH值对溶胶凝胶时间、黏度的影响

结论：

当pH<2时，随着体系pH的增大，TEOS的水解速度、SiOz的缩聚速度均减小，生成产物的聚合度减小，反应体系的粘度不断减小，凝胶时间延长，溶胶的稳定性增强。

实验3：

水量对溶胶凝胶时间、黏度的影响

结论：

随着水量的不断增加，溶胶的粘度先增加后减小，凝胶时间先减小后增大，溶胶的稳定性则先降低后增强．这是因为当H2O／TEOS较小时，由于水量少，不能保证TEOS足够水解，TEOS在经历了第一阶段水解后速度明显减慢，需依靠TEOS缩聚产生的水分子继续水解，水量的增加加快了水解和缩聚的速率，使粘度不断升高．当H2O／TEOS较大时，水量增加有利于提高TEOS的水解速度，而聚合速度则因反应物被稀释而有所下降，缩聚仅在颗粒内部进行，颗粒间较少聚合，同时水解生成醇及缩聚脱去的水又进一步起到了稀释作用，因而粘度下降，凝胶时间延长。

实验4：

乙醇含量对溶胶凝胶时间、黏度的影响

结论：

乙醇的加入量要适当，如果乙醇的加入量过多，将会延长水解和凝胶时间，但如果乙醇的加入量过少，溶胶太粘，极易凝胶，溶胶的稳定性就差。

实验5：

反应温度对溶胶凝胶时间、黏度的影响

实验6：

反应时间对溶胶凝胶时间及黏度的影响

实验7：

陈化温度对溶胶凝胶时间及黏度的影响

结论：

降低溶胶的存放温度，有利于提高溶胶的稳定性．溶胶在陈化过程中，水解产物不断进行缩聚，SiO2粒子粒径逐步增大．当溶胶陈化一定时间后，随着水分和乙醇溶剂的挥发以及聚合反应的进行，分子链不断增长，聚合度不断增加，溶胶逐渐形成凝胶。

陈化温度越高，水分和乙醇溶剂的挥发以及聚合反应速度越快，胶体粒子碰撞越频繁，粒子团聚生长几率增大，溶胶达到凝胶的时间缩短．因此，当溶胶达到最佳涂膜时间时，可以采取一定的措施（如冷藏），延缓SiO2粒子增大，延长溶胶涂膜时间。

5、溶胶-凝胶法制备有机硅/SiO2杂化涂料的稳定性

（林金娜,侯有军,曾幸荣）

制备过程：

在室温下将TEOS、DDS（二乙氧基二甲基硅烷）和乙醇加入装有分液漏斗的锥形瓶中,并搅拌均匀,边搅拌边滴加计量的盐酸和水,在15min内滴完并继续搅拌15min,再在15min内滴加MPTMS（γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷）（或VTMS（乙烯基三甲氧基硅烷））与质量分数为2%的Darocur1173（2-羟基-2-甲基-1-丙酮）混合液,滴加完再搅拌15min,陈化72h,制得DDS2-MPTMS/SiO2和DDS2-VTMS/SiO2杂化涂料。

研究：

实验1：

FT-IR分析（通过红外谱图比较有机硅改性前后物质的变化）

实验2：

讨论偶联剂对杂化涂料储存稳定性的影响

实验3：

盐酸用量对杂化涂料储存稳定性的影响

结论：

当盐酸用量增加时,粒径是先减小后增大,胶凝时间是先增长后减短。

因为在酸催化条件下,盐酸影响硅氧烷的水解速率,当盐酸用量较大时,水解反应激烈,在短期内迅速生成大量的胶粒,但由于形成的胶粒太多,粒子间的距离太近,故

易于聚结为较大的颗粒甚至形成半固体状凝

胶;但若盐酸用量太小,杂化体系的pH值接近7,体系中H5SiO4+浓度越来越小,而H4SiO4浓度增加,使粒子间的静电斥力小于吸引力,反而容易发生粒子的聚结,胶凝时间缩短。

实验4：

乙醇用量对杂化涂料储存稳定性的影响

实验5：

水的用量对杂化涂料储存稳定性的影响

实验6：

陈化时间对杂化涂料粒径分布和漆膜透光率的影响

实验7：

杂化涂料UV固化膜的性能