溶胶制备工艺-综合版

1、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TEO甜乙醇按一定比例放置在冷水浴中（避免过早水解）搅拌10 min,使其充分混合成均相溶液，在磁力包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7OC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:TEOS H2O HNO3=1 6.4 : 0.08（EtOH/TEOS=2,3,5,7.5,10,12.5,17）图1 S?蹈尔比对弑顺皖电实验2:TEOS EtOH HNO3=1 3.8(H2O/TEOS=1,4,5,7,1

2、0,20):0.085实验3:TEOS EtOH H2O=1 3.8 :由 4 雄脚邪域酮的脚6Nr10 IStiDl.TLQS05 册 】5 拥noHfWS& 2 胆苗摩*比对是废时伸的影用4JIJ-(HNO3/TEOS=0.17,0.15,0.10,0.085,0.06,0.03,0.02,0.01)图5 pH值对赫粘度舰响图6pH值对凝腰时间的影响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): H2Q 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

3、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, NL二甲基甲酰 胺(DMF)乍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、固含量的影响表 1催化剂的选择对溶胶性质的影响推肿类WAmPta -g-1)凝胶时间/h固含重/%5,23!0193HCL757】4,17色汕3.8019015.76IUC21713.42HF 在粒拌升温至 70 笆的过程中发生凝股.髭跛为无色透明状在H相同的条件下，酸催化剂对溶胶粘度的影响为：HFHC1HNO3H2SO令HAC对凝胶

4、时间的影响为：HAC H2SO4 HC1HNO3 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、粒径的影响表 2 反应温度对溶肢性能的影响水解温度溶股粘度/（mPa-r】）凝胶时向/h 固含置/场502.9969.514,56603,4415614-霁705.2310114.827S315.44注！所苗炖径为加入 DMF 后的数据 n结论：乙醇的沸点为78C,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。ffi1 不同温度下溶肢的莉

5、役分布结论：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aI制珈雄佃过）姆刚琳役168I 仙1Z)I 渣151 阵。HM书IW图2不 M 反应时闫港眈的救役分布4567810Siae/nm322832282424*|612*|612456?SiJr/Tun时间变短。随着反应时间的延长，SiO而子的粒径缓慢增大，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容胶，分别加入0、10%、20%、30%

6、、40%、50%体积的DM并搅拌 均匀。S4 体系加入 DMF 前后溶胶的校径分布结论：DM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腹过程(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：010%20%30%邮 洒123+36789 10Size/nni图 3 DMF 加入量的加入量对溶胶粘度/凝胶时间的影响部201612201612 gEEnxgEEnx表 1 样品的成分表Table 1 Compo-lrioa of difRmnt sampleSamplesABC

7、DEFKElhanol/mL202。2。202C2020TEOS/mL20202020202020KH-57O/mL1350000MEOS/mL0001350H30/mL555555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 放置丁三口烧瓶中，磁力搅拌5 min后，用质量分数为15%盐酸调节pbfi45,回流反应温度控制在40C，待溶液澄活后加入适量的甲基三乙氧基硅烷(MEOS)磁力搅拌1 h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T- 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 (AB。、MEOS

8、DER、未改性(Q 的硅溶胶XR肉析2 试样的 XRD 图F02 The XRD patterns ofSiOi samples实验2:对经KH-57敢性的硅溶胶进行红外分析(120C热处理和非处理)4501-10 20 30 40 50 M 702)opoopo心1515心50l550l5 s s 3 3 3 32 2 2-12-1 1 1Wavenumber/cm1图 3 改性后试样的就外光谱图KigJ Infrared specie of modified samples.实验3:涂层性能测试1、KH-57CW MEOS量对溶胶粒径的影响图 4 吐媒偶联剂含量和检径的关系Fig A Th

9、e= TflatkBhjp bctwcta the contentnfUlajnc coupling rreagent and the particle size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0000004 4 -505050505050-505050505050 W55443322I1W55443322I1%/i%/iFilm integralityGoodGoodGoodGoodCJood4、改性对涂层亲水角的影响3囹 5 砂烷偶联剂含量和渝层硬度的关系F 虺.5 The relAtiotiAhip beTuen the cent ent of sila

10、ne couplingreagent and(h haTdncss3、改性对涂膜完整性及附着力的影响2膜层完整性WffiH力TJIMT2 Film inttgndhynd dh 早，1。口SamplerA1.0 1.5 2.0 Z5 3,0 3 5 4.0 45 5.0 5.5SampleSuantity/mL图 6 硅烷偶暇剂含量和涂层亲水角的关系Fig.6 The rlationsbip bdween the content of silane couplingreagent and the hydrophilicity cofitact15 L0 1.5 2.0 2,5 3.0 3.5

11、4.0 4J 5.0 55Sample Squantity/mL1- K H-570 ma di tied with solicits lion2-KH-570 modified-MEDS modified:2-KH57O modified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力无水乙醇（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*勺混 合物，滴加完毕后将反应混合物在 一定温度下搅拌回流

12、若干小时，待溶胶冷却即 得Si02溶胶。将制好的SiOz溶胶密闭丁包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3OC的包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 （70C, 3h）国 1陈比野间般溶眼粘鹰的审引馨化时质S2障化时间时落跤仲&的彩响如 Id Lp第 Sdi 第 dd0 0 123456?粒登/皿实验2: PHfi对溶胶凝胶时间、黏度的影响J1- -1 L L孔J-0 0,3 0.6 0,9 L2

13、1.5 L 2. 1PHES 3 pH 值对二H化硅溶胶粘度和震胶时间的影响结论：当pHM寸，随着体系pH的增大，TEO&勺水解速度、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H2(yTEOSe小时，由丁水量 少，不能保证TEO眼够水解，TEO京经历了第一阶段水解后速度明显减慢， 需依 靠TEO韬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H2

14、(XTEO航大时，水量增加有利丁提高TEOS勺水解速度，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乂进一步起到了稀释作用，因而粘度下降，凝胶时间延长。q、Hw10330圈4水曲对溶EfiS度.摄胶时间的眼响实验4:乙醇含量对溶胶凝胶时间、黏度的影响Jg图 5 乙薛对体系粘度，凝胶时间的影响结论：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506070 SO反理U/PB 6反应阖BE对溶胶帖度.IS胶酎

15、间的够*实验6:反应时间对溶胶凝胶时间及黏度的影响反度时间/h7 反应时间对溶胶牯度,谖胶时间的影响*CPUJKK实验7:陈化温度对溶胶凝胶时间及黏度的影响反应aft/r图 g 陈化温度对溶胶度皎时间的影响结论：降低溶胶的存放温度，有利丁提高溶胶的稳定性.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，

16、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。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丫-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%JDarocur1173（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

17、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）35。25001500500tr(Crt1 )I 1 FT- IK qpern nm of silitMi口sol MAH(1 DD S- MP Bl /SDhyVikl qwniig (b)实验2:讨论偶联剂对杂化涂料储存稳定性的影响Tab 1 Effect of coupliig ngen t kud mid cuu-tent on th KiTticlw ( hin tei1nnd geh- tw) tinhtPiki;VTXISIMSAIBQS)Par rick d au e ier(mi)tint 00

18、8A 2IS01/652 3：601/331 S511/6014 2S?1/503 tf 300实验3:盐酸用量对杂化涂料储存稳定性的影响Tah 2 Effect ofHC1CMI Wt on the par tic盹diun -_eg -ud glitio】 liniHCl(WHCIASJ-Ci)PanicLe dtoneRi(run)GeUrcn tine(d)0 00120 2780 0。61 6 300Q 04828 357Q 200S9 215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，但由丁形成的胶粒太多，粒子间的距离太近 故易丁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pbfi接近7,体系中H5SiO4浓度越来越小，而H4SiO你度增加,使粒子间的静电斥力小丁吸引力,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Tab & Effect of ethnual 3001 253 1 300实验5:水的用量对杂化涂料储存稳定性的影响Tah4 Effect of mt