二氧化硅溶膠凝膠涂層

僅供參考學(xué)習(xí)第1僅供參考學(xué)習(xí)第1頁(yè)氧化硅溶膠凝膠涂層前言溶膠—凝膠法是濕化學(xué)反響的一種方法。其特點(diǎn)是用液體化學(xué)試劑〔或?qū)⒎蹱钤噭┤苡谌軇郴蛉苣z為原料，而不是用傳統(tǒng)反響，反響生成物是穩(wěn)定的溶膠體系，不應(yīng)當(dāng)有沉淀發(fā)生，經(jīng)過(guò)放置肯定時(shí)間轉(zhuǎn)變?yōu)槟z。配置的溶液在溶膠或凝膠狀態(tài)下即可成型為所需的制品，然后在較低的溫度下燒結(jié)。用溶膠—凝膠法不僅可以制得孔徑小、孔徑分布狹窄的陶瓷膜，也可以制得單組分或多組分的金屬氧化物陶瓷膜。二氧化硅溶膠是二氧化硅膠體粒子在溶劑中均勻分散形成的膠體。在溶膠合成無(wú)機(jī)膜工藝中，溶膠的穩(wěn)定性格外重要溶膠－凝膠法與其它方法相比具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):〔1〕首先被分散到溶劑中而形成低粘度的溶液，因此，就可以在很短的時(shí)間內(nèi)獲得分子水平的均勻性，在形成凝膠時(shí)，反響物之間很可能是在分子水平上被均勻地混合?！?〕很簡(jiǎn)潔均勻定量地?fù)饺胍恍┪⒘吭兀瑢?shí)現(xiàn)分子水平上的均勻摻雜。〔3〕進(jìn)展，而且僅需要較低的合成溫度，一般認(rèn)為溶膠一凝膠體系中組分的集中在納米范圍內(nèi)，而固相反響時(shí)組分集中是在微米范圍內(nèi)，因此反響簡(jiǎn)潔進(jìn)展，溫度較低。〔4〕型材料。溶膠一凝膠法也存在某些問(wèn)題：首先是目前所使用的原料價(jià)格比較昂貴，有些原料為有機(jī)物，對(duì)安康有害；其次通常整個(gè)溶膠－凝膠過(guò)程所需時(shí)間較長(zhǎng)，常需要幾天或兒幾周：第三是凝膠中存在大量微孔，在枯燥過(guò)程中又將會(huì)逸出很多氣體及有機(jī)物， 生收縮。二氧化硅溶膠是溶膠—凝膠工藝中的一種重要交替材料，廣泛應(yīng)用于無(wú)機(jī)膜的制備。在溶膠—凝膠法制備二氧化硅膜時(shí)，由于要用溶膠對(duì)基體材料反復(fù)浸涂， 因此溶膠性能對(duì)膜的質(zhì)量有重要影響在膜的制備過(guò)程中，溶膠的穩(wěn)定性格外重要，同時(shí)由 于溶膠的粘度對(duì)成膜的厚度有重要影響， 而溶膠的顆粒粒徑則影響最終成膜的孔徑及孔徑分布，同事由于溶膠的粘度、粒徑凝膠時(shí)間等成為溶膠性能表征中通常要爭(zhēng)論的指標(biāo)，而在制備二氧化硅溶膠的過(guò)程中，醇、催化劑和水的參加量都會(huì)影響溶膠的這些性能，因此本試驗(yàn)對(duì)DNF〔N,N〕加劑對(duì)二氧化硅溶膠穩(wěn)定性的影響做了爭(zhēng)論。二、試驗(yàn)方法試驗(yàn)?zāi)康哪z時(shí)間通常作為表征溶膠穩(wěn)定性的指標(biāo)，本文對(duì)枯燥掌握添加劑對(duì)二氧化硅溶膠—凝膠時(shí)間的影響進(jìn)展比較系統(tǒng)的爭(zhēng)論，從而利用這些因素來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)二氧化硅溶膠穩(wěn)定性的掌握。試驗(yàn)原理硅氧烷水解的溶膠—凝膠的反響是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的過(guò)程，TEOS的水解與縮聚反響同時(shí)進(jìn)展，催化劑同時(shí)催化這兩個(gè)反響，反響過(guò)程為

25

3

H+HO→25 225

Si—OH+C3

HOH；25C

25

Si—OH+OH—3Si(OC

H)253

→(C

25

—O—Si(OC3

H)+HO；253 2

25

3

H+HO—25Si(OC

H)253

-

HO)25 3

O —Si(OC

253

HOH。25枯燥掌握化學(xué)添加劑〔DCCA〕是一類(lèi)具有低蒸汽壓的有機(jī)液體，其本身具有低揮發(fā)發(fā)的現(xiàn)象，使凝膠中孔的尺寸分布更加集中，枯燥應(yīng)力降低。本試驗(yàn)選擇N,N〔DMF〕作為添加劑，爭(zhēng)論其對(duì)溶膠凝膠時(shí)間的影響。試驗(yàn)試劑正硅酸乙酯〔TEOS〕硝酸〔HNO

，西安化學(xué)試劑廠，無(wú)水乙醇3酰胺〔DMF〕，全部試劑均為分析純。試驗(yàn)設(shè)備94-2型恒溫磁力攪拌器〔儀器儀表制造〕DELTA320型pH計(jì)〔〕；電接點(diǎn)式玻璃水銀溫度計(jì)〔上海華辰醫(yī)用儀表〔上海申力玻璃儀器〕；GKL11CR2〔AL204電子天平〔梅特勒—托利多儀器〕。試驗(yàn)步驟〔1〕依據(jù)正硅酸乙酯〔TEOS〔EtOH：

OH+=16.43.80.085的2醇充分混合?！?〕去離子水和酸性催化劑混合物?！?〕溫度下攪拌回流肯定時(shí)間?！炒苣z冷卻后參加肯定量的 N，N二甲基甲酰胺〔DMF〕添加劑，連續(xù)攪拌15min即得SiO2

溶膠。參加不同量的DMF。工藝流程TEOSTEOSCHOH25攪逐滴滴加SiO2滴入DMF有添加劑涂膜附著力的測(cè)定法：漆膜附著力是指漆膜與被涂物件外表結(jié)合在一起的結(jié)實(shí)程度。附著力是涂料物理機(jī)械性能的重要指標(biāo)之一。測(cè)定附著力的方法有：劃圈法、劃格法、拉開(kāi)法、扭開(kāi)法及美國(guó) ASTM中的劃X法等數(shù)種用前三種方法。、劃圈法測(cè)定附著力劃圈法所承受的附著力測(cè)定儀是依據(jù)劃痕范圍內(nèi)的漆膜完整程度進(jìn)展評(píng)定，以級(jí)表示。是依據(jù)制備好的馬口鐵板固定在測(cè)定儀上，為確保劃透漆膜，酌情添加砝碼，按順時(shí)針?lè)较颍?0-100r/min均勻搖動(dòng)搖柄，以圓滾線劃痕，標(biāo)準(zhǔn)圓長(zhǎng)7.5cm樣板，評(píng)級(jí)。、劃格法測(cè)定附著力ASTMD3359、ISO-2409和GB9286-98。其測(cè)試方法和描述根本一樣，只是對(duì)于附著力級(jí)ASTMD3359是5B-OB級(jí)由好到壞，而ISO-2409是0-5為由好到壞。試驗(yàn)工具是劃格測(cè)試器，它是具有6個(gè)切割面的多刀片切割器，切刀間隙1mm、2mm和3mm〔刀頭可以更換〕。將試樣涂于樣板上，枯燥 16小時(shí)后，用劃格器平行拉動(dòng)3-4cm，有六道切痕，應(yīng)切穿漆膜至底材；然后用同樣的方法與前者垂直，切痕同樣六道；這樣形成很多小方格。對(duì)于軟底材，用軟毛刷沿網(wǎng)格圖形成每一條對(duì)角線，輕輕向前和后各掃幾次，即可評(píng)定等級(jí)；而對(duì)于硬質(zhì)底材，先清掃，之后貼上膠帶〔一般使用3M面接觸，可以用手指來(lái)回摩擦使之接觸良好，然后快速拉開(kāi)，使用目視或者放大鏡比照標(biāo)準(zhǔn)與說(shuō)明附圖進(jìn)展比照定級(jí)。在劃格法測(cè)定附著力時(shí)，可以最高測(cè)定250μm厚度的涂膜。依據(jù)涂層厚度大小，可以選擇不同的劃格間距，一般為涂層小于60μm1mm2mm60-120μm，軟硬質(zhì)底 僅供參考學(xué)習(xí)第10僅供參考學(xué)習(xí)第10頁(yè)材間距均為2mm；涂層厚度大于120μm，軟硬質(zhì)底材間距選擇 3mm。在ISO12944中規(guī)定，附著力需要到達(dá) 1級(jí)才能認(rèn)定為合格；在GB中附著力到達(dá)1-2級(jí)時(shí)認(rèn)定為合格。劃圈法與劃格不同處在于，劃圈穿插所形成部位的面積是遞增的，評(píng)級(jí)考察的是不受損區(qū)域所處的位置，而劃格法每一個(gè)劃格面積是固定的，評(píng)級(jí)承受受損面積比率。、拉開(kāi)法測(cè)定附著力拉開(kāi)法測(cè)定的附著力是指在規(guī)定的速率下，在試樣的膠結(jié)面上施加垂直、均勻的拉力，以測(cè)定涂層或涂層與底材間的附著破壞時(shí)所需的力，以Mpa檢驗(yàn)涂層與底材的粘接程度，也可檢測(cè)涂層之間的層間附著力；考察涂料的配套性是否合理，全面評(píng)價(jià)涂層的整體附著效果。拉開(kāi)法測(cè)試的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有ISO4624-2023〔版標(biāo)準(zhǔn)、ASTMD-4514、GB5210等三、試驗(yàn)方案將TEOS與乙醇按肯定比例放置在冷水浴中〔避開(kāi)過(guò)早水解〕攪拌10min使其充分混合成均相溶液，在磁力恒溫?cái)嚢杵髅土覕嚢柘轮鸬蔚氐渭酉跛岷退幕旌衔铮?滴加完畢后將反響混合物升溫至肯定溫度攪拌回流數(shù)小時(shí)，冷卻得 SiO溶膠。溶膠制成后均勻滴加DMF2加劑的溶膠樣品。本試驗(yàn)爭(zhēng)論改變DMF的滴加量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。五、結(jié)果總結(jié)六、參考文獻(xiàn)[1] 王興利,邱國(guó)民,張克錚.SiO2溶膠穩(wěn)定性的正交試驗(yàn)[J].遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報(bào),2023.2