二氧化钛与二氧化硅型溶胶的配置

1、.氧化钛与二氧化硅型溶胶的配置滝胶-册胶技术是一卅曲金凤有机化作物、金展无机It合物或上述两肴混合捣经过水解编案过樺，然后经过璨渐凝胶化和相应的厉处理厉.从而號得純化物或具它化合物的新型工艺.21渚胶-凝腔技术的发展闻中凰应代的XZ陽的割作过程.可能昭帮胶蛊膛技术历史匕的魅早应用D瘩腔凰腔技术起源于十八ttt紀，但绘由于所若的燥时测丈te听以注有引起人们的辻逼。現代潛疽療胶技术的妍究JT始丁19世配中叶主餐是刊用幣胶和稔胶制备单塑分化存!».由于便用这种方法制孑玻的所需的温度比传统的陆讯熔化闵氐得秋所以址襁林为璇壊祗盗合成弦.1846年Jj.hbelmen将加Cl為乙的混許JG放钊湿

2、空气中水斡，片址终形成了擬皎*制每了单-氧化物（飯0由個楚未引起人ttlMifcg.七十年代舸博圈字昇心发规逋过命属醇啟的术解可得到溥胶.灌胶经梃胶后，可側到塞姐分的殺®6这社材料科界的引胆了人mk诧趣，册这披认为昆溶胶-稔胶技术的siKyra.现代瞬胶凝胶技术的定展在于,得列糕胶材料所需的f燥时间是以sow的，而不線从丽那佯以年让章.工1.2技术的特点和应用领应常胶礙胶法址种鄢化学制备应应方袪wu制診从零维到巴錐对料怕绝樂材*仁泌的1瀆特点是”它制用液态化学弑拥（或将粉狀试剂赠I中）哑浴胶为原料#而不足传统的粉狀物体.诂使帚仗应物在液则F可氐稠到均匀混合井进暫反I也而反应生威團是桶

3、定的斛胶体慕.帑胶经放闫-垃时阿賠转变为凝胶a雄胶中作右的犬齟播体介或L呵侣助菱发去除.而不是通过机械脱水匚左化洛胶彊凝肢犠恋F即可成显为所需制品，井H熾稔温度低于ftSETgo瞬脫凋胶技术丽已纽飞应用于电子、复合材料*生物、陶瓠朮学、旧磴学”処学、优学以現坏城处理予再个科学技术尬域畀材14科学的诸名领帧，FE材科研究方面衣霍嶽用几隔热材料、电介烦材科.有机/无机杂化材料、金风陶瓷涂层耐蚀材料、纳米级賀化物薄膜材料、生物材料等方面。溶胶凝胶技术常用的材料种类在溶胶技术中主要是应用金凰有机化合物、金属无机化合物或上述两着混合物创.溶胶漲胶法常用的化合物及应用如表21所处衷21溶胶叙胶法常用的化含

4、物及应用化学式应用TiO：Ti5纤维、廉材料SiOj務胶体、玻瑚、纤维和瀚祺AI2O3多孔性氧化钢和诵幔ZjOj阿纤维、薄離ZnOStOrTiO?-有机物有机与无机妞合SiOrBQrNaQ嫂咏中空球InjO-SnOj透明呂电般KTKhLiAlO參品体BaTiOj本课题将选用SiOrTiO2胶对棉织物进行涂圮处理，広棉织物表血可形成一层siO2-no2M状薄脱.制备SlOrTiO：溶胶凝胶的反应原理冈列濬胶凝胶法不论所川的起始原料(称ii说体)为无机能或金属醇血英卜超反应步驛郁足：肯光，捋前牀体洛于港剂(水或有机洛刑)中形成旳匀的涪液，然后溶质与溶刊发生水斛或酣解反应.反应生成物可聚集咸lnm左

5、右的粒子幷形成洛胶，洛胶经蒸发燥后转变为股胶.落胶肚胶的形成过程如图2所示：由图21可知，溶胶凝胶方法的基本反应过桿可总结为二个步骤：(1) 先駆体(七婪是金風肿盐)经水牌、缩合后生成初纶解胶粒了。(2) 涪胶粒子何聚集生长，生成次生粒子；(3) 次生粒子间柑兀连接成链，进而4整个液体介质中扩展，并形成三维网络结构.进血形成凝胶5nn图2l溶咬的形成过脾債属詡盐M(OR)4的水解和缩壊反应如式2123所小：水解反应inA2.1所品水辭M()l<h十nlhO>M()Rh(OHL十nROIl2反应不断持续进庁，肚卸上成M(OHh.细柴反应分为咖分分别为火水缩集和失酔缩聚;大/K縮聚如兀

6、2.2所示：卜11()MAM()M斗H：C)2.2失椁缁聚如式2.3所小：M-OR+HO-M>-M-O-M+ROH23溶胶-濺腔技术的一般工艺过程蒂胶做胶法ilrTJt&tS的优点,I燼空到人们的朿觇逐渐被广泛吨川到纳米超細粉.功能薄般和涂锐、纤细材斡、纳米幼介M料、生物M*乙它的股艺过朴如卜皿叫利用液体化探试和成将粉末洛剤)为原釈高化7-活性的金H料成分的化合物询W体L作液相卜將这找擁料均匀氾介一迦】系列的水解、缩合反应-介溶液中形虫柜疋、透明的溶胶液体系港胶经过陈化T胶粒间缓慢聚合.形成以确驴体为席架的三细聚合物或片艮颂粒空间财络网络中充満了失去流动性的溶和形成凝胶-凝胶再经

7、过十爆脱去溶剂后成为一种多孔空间结构的干凝胶或气殺胶r最后，经过烧结丙化制备所蒂材料.溶胶-凝胶技术在纺织上的应用溶胶凝胶技术作为一种可以形成具有待殊性能的纳*溶胶薄膜的方法，可用于紡织品的涂层整理以赋L統物不同的功能，这便它具有很奇的实际应用价值。但是与其他材料的整理方法不同，纺织品整理有其自身性能决定的条件，如处理时爹采用浸轧的方式，处理温厘宴求相对较低等.因此在使用溶胶-嚴胶技术对纺织品进行整理的过程中.娶考虑到它的这些貝体的特虑。溶胶靛胶技术在纺织上的应用主要有以卜儿个方面皿)：(1) 榕胶-凝胶技术用于纺织品的自淸洁幣理自从光触媒林HTiO2的光徘化、白淸洁等件能被人们发现以來.学者

8、们逐渐开始研究将7102用于纺织品的门清洁彩理，并剧用兵尢催化性能来降解或分解级物农獅的污渍，从而达到织物“我淸沽的效果。(2) 溶胶凝胶技术用于紡织品防紫外螯理纳米TiO2纳*ZnO纳米无机非令属材料时以冇效的吸收和反射紫外线.佚用二氧化4、缸化锌溶胶或期胃的混合物对纺织朋进行涂层整理，可賦f它吸收務外光的能力，进而可以达到良好的防紫外效果。而且无机材料具冇良好的化学稳定性和热换定性、无瓠无味、片对人体无剌锻性，安全尢書，肉此常常被用來作力无机类防磁外剂。(3) 溶胶-凝胶技术用于提高纺织品的抗也除臭性经TiO溶胶涂Z处理后的织物.经过紫外尤照射麻，纳米TiO,会产生电子或空穴的流动，并在织

9、物的衣血产生具有强氧化性能的0H白山集.它的氧化能力是水体中存任的氧化剂中最強的能氛化水中绝人那分的仃机物和无机污染物.)1fliif以破坏细胞的细胞膜.从而使细胞组分流失造成细苗死亡.还町凝曲無离的並白质.抑制病毎活性达別杀灭病毒的冃的，具有自滑洁、去污、杀谪、除臬等功梃.(4) 溶股.礙胶技术用于纺织胡拒水柜油盤理酒胶战胶法是制备冬孔材料、多孔蒲膜并且还能和机拒水材料复合使用法.经涪胶韻胶法第理的纺织品，可以很好地控制其农面构造形态.从而有效地提爲织物表面的祖粗度，进而町达到拒水效黑。2.2实验部分实验材科及设备(I)实验药品«2实验药品裁品名称奴格及说明诙俶四正丁郁化学纯CP饵

10、药集团有隈公司疋硝故四乙怖分析犹AR国药樂团石阪公可乙駿分析纯AR上海凌峰右限公司无水乙醉分析纯Aft帘翹市杨冈化1阪公诃浓盐後质站分数37.5%国州奂团冇限公M实鉴设备泡22实脸设备仅器名秣剪号生产厂家电热恫码銭14-F憐IfiDHG-9240A匕海验设务直痕公可电H搅拧曙JSM-56O0LV日木电予公可222水滚胶的制备工业上所用的溶胶在制备过稈中.常用强酸作稳定刊.无水C醉作溶剂，不仅濬胶制备的成本很亂耐口业化生产中存在一亡的危险性.并且纺织品对试剂的要求比校瀛本罩以掘酸正四丁肘和皿:酸乙脂为1沖栄物，乙酸作为r化剂j.将采用两种方法制备所爲的丁6柯so溶肢，一种为有醉，一种为无醉.并对

11、芮沖方法进行比较.<1)TiOrSiOjffi?胶的有解制备工艺探讨I)TiOz有醇制备工艺制备溶胶所川的原料为饮战四正丁脂(TBT)、水.无水乙fr?(C3ILOH)和冰體酸.反应物为BT和水，分柿介廣C2H5OH.冰臟可调节辰应体系的PH值，从向防止TB1水解过快"首先使TBT在CgHQH中水解生成Ti(OH).於后脱水后即可狀得TiS。在酸性条件下，钛战四正丁脂在乙醉介质中的水解反应足分步进行的，总水解反应如式24所不；Ti(O-C4H9)4+4H2O>Ti(OHh+化旧乂阳2.4Ti6溶胶静置段时间后，会发住胶联作用.最后形成稳定凝胶.K-反应过程如所示；Ti(O

12、H)4十Ti(OH)4>2TiO：+4»2O2.62) TiO?湛胶有醉制备的基本歩異如F：以TBT为帕驱物，用无水乙醇(C?HQH)做为悟剂，冰凿酸(CHiCOOH)做为催化剂，制备二氧化怯溶胶.貳温下亘取一定酿的钦祓丁朋，缓慢満加到适呈的无水乙醉中.用磁力損捽器剧烈搅拌lOmim混合均匀庙得到黄色锻清溶液Ai於后，将一定量的冰帛酸和少虽的蒸饰水加到-定於的无水乙醉中，剧烈搅并,得到浴淞B|滴入I2湎盐矗b调节以1值使pH<2-条件下.在闻烈搅枠条件下，使用注射器将溶液街缓慢漁入溶液Bi中.滴速大约3Ek/tnin.滴加完华氐得浅黄色溶液.然后维续搅摊30h/后，得到透

13、明fiO.溶胶.3) Si。君胶的有酢制备工艺探讨制备溶胶所用的原料为诳什般乙船(TEOS)、水、无水乙«(C2H5OH)和盐辄反应物为TEOS和水，分轴介砸为CjHsOH.盐餒町调H体系的酸度防止TEOS水解过快.TEOS水解缩合机理，水解方程式可老示如式2.7所示：Si(OEt)4+2H2O->SiO：44LIOII2.7Si6溶股有解制無莎如下：1) 按照正碓酸乙酯;无水乙醉;(水十HCI)=1;3;(10<01)的睜尔比关系，分别量取正就漲乙瓠无水5、木和HCI；2) 件先材帀从做乙魔瀟加到无水乙解屮，惶/T混合得別济液：3) 将加入HCI的海子水级慢涵剧刊上还混

14、介溶液中：川磁力攬样器舸烈持垛搅It-1h.便可得到SiO?济胶。(2)TiOrSiCh»胶的无醇制备工艺探讨I) TiO?无醉制备工艺制备溶胶所用的原料为钛朝四J脂(Ti(OQHd)'水、以及冰Mflta反血输为万(OQH必和水，分相介质为冰龄酸，冰储酸可调卩体系的檢塵，來防止钱蛊子过快水解，也可作为水解催化剂.T5O2无期制备的基本步骤如下：TiO,水常校的配幣取-定就的铁酸FT四J能在帘温和电功搅样器的剧烈IStt-F用注列器缓慢滴加到适E的乙酸溶液屮，强力搅胖-段时何后，形成黄色澄谄君液A2,然氐取定氏的去肉了水，滴加少量抹般，调节PHffi使PH<2,得到溶裁

15、B"然腐，花定温条件F，在剧烈搅捋条件下下，使用注射落将涪浪他缓慢潢拥到君被嘲中，洒速大约为3ml/min.渝加完年后得到淡黄色洛液.维续搅ft30mm.形成透明的TiOz水溶股2) Si02溶胶无解制备工艺制备溶胶所用的原料为jE硅嘏乙(TEOS)>水、以及冰醋檢.反应物为TEOS和水，分相介质为冰窗酸.冰雷酸町调节体系的戕座阴止钛离了水解过速，也可作为水解催化剂及钛酸四丁脂的鳖合制。SiOj无齡制备的墓本步译如下：SiO2水溶胶的配誉：分别取定虽的去离子水和适量的乙战溶液.隹搅扑条件下混合得到溶被A；,热后，取一宦量的正肚餓四乙酣，在室温和电动搅拌器的剧烈搅持卜，用注射器缓

16、慢滴加到溶液街中，於后剧烈旎持30min得到透明的Si<>2水溶胶.3) TiO2-SiOz胶的无辭制备TiO2-WO?浴胶的无醉制备场骤如F：TiCh/SiCh水洛胶的配贰柠制备好的TiO2水浴胶和S©水潘胶按-定的摩尔比混合，室温下离速搅拌60min,得到TiCMSiO：水溶胶，然盲移入广口瓶中存韓2.3水溶胶的制备工艺的比较虽然，通过两种方法ffllnjau实验所需的溥胶但足.付种方法都有各fl的优缺点，規対两种济胶制备方仏辺厅比较.<|>溶胶制爺的难易程度实验表明.有醇法制备TiQ溶胶4H比于无即法制备TO溶胶來说.英时实验条件和实鉴人员的樣作婴求比牧

17、离.这足因为在価法制备TiO2胶时，要便用大殳的无水乙酹，而它在空气中极易挥发，所以.当无水乙醇被倒入烧杯时，由干它的快速挥发导致其带走r大笛們热巔，这会使烧杯堕的温废念速卜曲，山r冷廉效炖，当空中的水燕气遇到温廈低的烧杯壁时，会冷就成水的水珠.另外.无水乙醇作为n好的溶剂，它在空气中也会吸收大駅的水燕气.而it酸在四能是种乍常活泼的初级钛酸脂，遇水极易木的所以，由于无水乙舒本刁的物理待件而吸入的水会对Ti6溶胶的制备适成极大的彩响，井且可能适成涪胶配祠的失败所以，配制时灯空气湿茂.诚等条件娈求较扃而相对于无水乙用来说，冰赭酸的挥发性较小.fin-定的酸件，町以减级钦酸jF四】絢的水解.所以配

18、百起*棚对容易。溶胶制备的存放时间由于制备成的溶胶-直处于亚稳定状态，陆着溶胶放置时何的加长,溶胶的颗粒粒径变大，凝胶趋势增丈.而H溶胶的撿度越烏.其凝胶的的趋势就越明龍.分别用有醇法和无醉法制备村同浓度的溶胶，把它们放在相同环境条件Y(M度22P,嗣550%，随若存放时间的加长，两种溶胶的状态如表2.2所示.从表2.2中可以看出，首先，陆着溶胶存放时间的加长，溶胶的颜色逐渐由透明变为微微发白，Z后随看时间的增性，溶胶开始凝胶，这时,溶胶中一部分己经凝胶，还有邮分是溶胶状念.直至燉后，完全私胶,烧杯倾斜放置时，凝胶不发生流动.其次，有醇法制备的溶胶，存放7夭时开始溶胶.这时已经不适合对织物进彳了涂层整埋，而无醇法制备的洛胶II到60