溶胶-凝胶法改良人工林马尾松尺寸稳定性及其机理研究

马尾松是广西地区重要的人工林资源之一,但其尺寸稳定性较差,极大地限制了其在木材工业中的使用。本研究选用基于SiO_(2)的溶胶-凝胶法对马尾松进行改良,探讨了浸渍时间对马尾松尺寸稳定性的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)揭示了溶胶-凝胶法对马尾松的改良机理。研究结果表明:经过6 h溶胶浸渍处理的改性马尾松尺寸稳定性最好,相较于未处理的马尾松,浸渍6 h的改性马尾松的浸渍率为5%,60 h吸水质量增加率由34.7%降低至28.2%,60 h吸湿体积膨胀率由16.5%降低至11.1%,72 h抗老化性能由18.02的色差值降低为11.9。溶胶-凝胶法对马尾松尺寸稳定性的改善机理体现在两个方面:其一,通过形成玻璃层状及膨胀结构可以阻挡水分的进入;其二,通过氢键及化学键的形式与细胞壁进行结合,以起到永久的润胀作用。

纳米硅溶胶−EVA−粉煤灰水泥基复合浆材配比正交优化及对其物性的影响

针对传统水泥基浆材不能满足煤矿大变形巷道注浆加固实际需求的难题,通过添加纳米硅溶胶、乙烯−醋酸乙烯共聚物(EVA)和粉煤灰对普通硅酸盐水泥进行改性获得高性能复合浆材。采用正交试验和极差分析法系统研究复合浆材物理力学性能的变化规律,确定最优配比,并进一步分析最优配比复合浆材与纯水泥的物性差异,构建复合浆材的水化反应机理模型,阐明其加固破碎岩石的力学特性。研究结果表明,复合浆材最优配比为:水灰比0.7,粉煤灰掺量15%,硅溶胶掺量2%,EVA掺量7.5%;相较于纯水泥,复合浆材流变性略有下降,但浆液稳定性、力学性能等均有显著提升,初凝时间缩短了38.9%,终凝时间缩短了53.8%,析水率降低了60%,结石率提高了3.3%,单轴抗压强度提高了39.1%,抗拉强度提高了97.2%,拉压比提高了41.7%;硅溶胶和粉煤灰在不同时期与Ca(OH)2发生火山灰反应生成更多水化硅酸钙(C-S-H)和水化铝酸钙(CA-H),促进复合浆材的水化反应,并加速EVA成膜,使结石体更加致密;复合浆材注入量和胶结体单轴抗压强度均随注浆压力的增大而增加,随Talbot指数的增加,抗压强度先增大后减小,破坏形式多呈鼓状,剪胀变形明显;当注浆压力大于2 MPa,Talbot指数为0.5时,胶结体强度较大,破坏较小。本研究为水泥基复合浆材早期强度、增韧改性提供了可行途径。

改性硅溶胶封孔剂对多孔Al_(2)O_(3)陶瓷绝缘性能和微观结构的影响

采用甲基三甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷对硅溶胶进行改性制得有机硅改性硅溶胶封孔剂,并通过浸渍和加热固化的方法对多孔Al_(2)O_(3)陶瓷片进行封孔处理。研究了固化温度和固化时间对封孔Al_(2)O_(3)陶瓷片绝缘性能的影响,并对多孔Al_(2)O_(3)陶瓷片封孔前后的微观结构进行了表征。结果表明,较佳封孔条件为固化温度120℃、固化时间60 min,此时封孔Al_(2)O_(3)陶瓷片的直流和交流击穿电压分别达到最大值10.76 kV和6.01 kV,1000 V绝缘电阻不低于9999 MΩ。封孔Al_(2)O_(3)陶瓷片表面为改性硅溶胶涂层,呈致密无孔隙状态且与基体结合紧密,涂层厚度约为25μm,表面水接触角提高到86.93°,封孔层深度约为10μm。

硅溶胶-异丁基三乙氧基硅烷复合乳液对泡沫混凝土防水性能的影响

[目的]研究硅溶胶-异丁基三乙氧基硅烷(IBTS)复合乳液对泡沫混凝土防水性能的影响,为拓宽其应用提供实验数据。[方法]通过宏观力学特性试验和微观结构分析,综合考察了该复合乳液对泡沫混凝土的防护效果。[结果]涂抹了复合乳液的泡沫混凝土表现出比涂抹了单一IBTS乳液的泡沫混凝土更优异的抗渗透性能和耐久性,其水渗透深度和碳化深度更小,浸水48 h后的吸水率为0.46%,氯离子迁移系数为1.1×10^(-12)m^(2)/s,冻融240次后的质量损失率为0.55%,且动弹性模量仍维持冻融试验前的85.34%。[结论]复合乳液的防水机理涉及表面效应、化学反应、物理效应等多个方面,通过形成致密的防水层、填充孔隙和微裂纹、吸附并包固水分子等方式来防止水分渗透和扩散,从而提高泡沫混凝土的防水性能。

水性饰面型防火涂料的制备及其耐火性能研究

[目的]配方对防火涂料的性能有很大影响。[方法]以苯丙乳液和硅溶胶作为基料,聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺作为阻燃体系,二氧化钛作为颜填料,六偏磷酸钠作为分散剂,磷酸三丁酯作为消泡剂,羧甲基纤维素作为增稠剂,研制了一种适用于钢结构的水性饰面型复合膨胀防火涂料。利用模拟大板燃烧试验考察了各组分的质量分数对涂料性能的影响,并采用扫描电镜(SEM)对防火涂层燃烧后的微观结构进行表征。[结果]最佳配方为:苯丙乳液20.0%,硅溶胶4.0%,聚磷酸铵27.0%,季戊四醇22.0%,三聚氰胺21.0%,颜填料4.0%,助剂2.0%。此时涂料的耐燃时间长达57 min,燃烧后形成的炭层致密。[结论]该涂料具有良好的防火阻燃效果。

无氰镀银层水性硅溶胶封闭工艺及镀层结构与耐蚀性

[目的]镀银层往往存在孔隙,使其耐蚀性无法满足苛刻的海洋环境应用要求,因此有必要对其进行封闭处理。[方法]采用水性硅溶胶对5,5-二甲基乙内酰脲(DMH)体系无氰镀银层进行封闭,通过正交试验优化封闭处理的工艺条件。借助扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)及电化学阻抗谱(EIS)测试分析了封闭后Ag镀层的微观结构、化学组成及耐蚀性。考察了1Cr18Ni9Ti不锈钢和GH2132合金表面Ag镀层经硅溶胶封闭后的耐酸性盐雾性能。[结果]较佳的封闭液组成和工艺条件为:丙烯酸树脂100 g/L,中性硅溶胶26 g/L,表面活性剂1 g/L,室温,时间60 s。在该条件下封闭后,Ag镀层表面疏水性和耐蚀性提高;Ag镀层的微观表面形貌未发生改变,封闭剂仅渗入镀层孔隙,而未在表面形成连续的膜。1Cr18Ni9Ti不锈钢和GH2132高温合金经“无氰镀银+水性硅溶胶封闭”处理后可以通过192 h的酸性盐雾试验。[结论]采用水性硅溶胶封闭处理可显著提高无氰镀银层的耐蚀性,对航空零部件的发展具有重要意义。

植酸化氧化石墨烯的制备及硅溶胶复合涂层的防腐蚀性能

[目的]为了实现对高化学活性的镁锂(Mg-Li)合金的腐蚀防护,需采用性能温和的涂层,在阻止腐蚀介质侵入的同时,不对Mg-Li合金产生不良影响。[方法]以植酸为改性剂,采用水热法,通过磷酸酯化对氧化石墨烯(GO)进行改性,制备了植酸化氧化石墨烯(PGO),通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段表征了GO和PGO的结构和形貌。将1%的GO和PGO分别作为功能填料添加到硅溶胶中,在Mg-Li合金表面制备了GO-硅溶胶复合涂层和PGO-硅溶胶复合涂层,探讨了GO和PGO对涂层防腐蚀性能的影响。[结果]相比于纯硅溶胶和GO-硅溶胶涂层,PGO-硅溶胶复合涂层的耐蚀性最佳。[结论]经植酸改性的PGO具有磷酸酯结构和疏松褶皱形貌,能赋予硅溶胶涂层更好的防腐蚀性能。

硅溶胶包覆制备核壳结构VO_(2)(M)@SiO_(2)研究

通过SiO_(2)包覆VO_(2)(M)材料形成核壳结构,可以显著提高其可见光透过率(T_(lum)),有效减缓VO_(2)(M)的氧化过程,对于增强智能窗的应用价值具有重要意义。Stöber法是制备核壳结构VO_(2)(M)@SiO_(2)的传统方法,采用硅溶胶凝胶法来简化制备工序、降低生产成本并减少工艺调控要素。通过对硅溶胶凝胶实验的初步研究,探讨硅溶胶凝胶包覆VO_(2)(M)的工艺参数,并通过实验验证硅溶胶凝胶包覆VO_(2)(M)的可行性。研究结果表明,当pH为5~6、固含量为15%~20%(质量分数)时,硅溶胶的凝胶化能力最佳。此外,随着凝胶温度升高,凝胶时间缩短,焙烧后得到的SiO_(2)粉体结晶性和热稳定性增加。根据优化后的硅溶胶凝胶工艺参数成功制备了致密稳定的核壳结构VO_(2)(M)@SiO_(2)材料,其包覆程度达到93.3%,薄膜的光学透过率提升至65%,且其相变温度降低和热滞后回线宽度变窄。因此,硅溶胶凝胶法为制备高性能的核壳结构VO_(2)(M)@SiO_(2)材料提供了一种简化工艺和降低成本的方法,对于智能窗等应用具有重要潜力。

二氧化硅微球制备方法研究进展

二氧化硅微球是一种无机填料,由于其比表面积大、化学稳定性高、耐温性能优良、机械强度高以及环保无污染等优点,在电子封装、生物医药、机械抛光以及流体输送等领域中有着广泛应用。主要综述了当前常见的制备方法,如溶胶-凝胶法、气相法和高温球化法等,并指出了以上方法的优缺点,同时介绍了二氧化硅微球在复合材料中的应用,并对这些方法的改进以及后续研究方向提出了观点。此外,还简要介绍了独创的气相氧化法的原理、优势和应用。

隔热填料对硅溶胶-苯丙乳液复合涂料光反射和隔热性能的影响

为了降低太阳光辐射给建筑物带来的能源损耗,提高涂料的隔热效果,主要研究了钛白粉、氧化铝、滑石粉、SiO_(2)气凝胶的含量对硅溶胶-苯丙乳液复合涂料性能的影响。通过对比实验制备了涂料样品,并测试了涂料的性能,确定各填料的最佳含量。结果表明:钛白粉和氧化铝的最佳含量分别为12%和2%,此时涂料具有较好的反射率。滑石粉含量在8%时涂料具有较高的硬度。SiO_(2)气凝胶含量在4%时涂料的隔热效果最好,隔热温差为8℃。通过微观形貌表征发现,SiO_(2)气凝胶含量超过4%之后涂料开始出现裂纹。选择各填料的最佳用量,制备了硅溶胶-苯丙乳液复合型隔热涂料,根据建筑涂料体系产品技术要求的标准测试了涂料的耐水性、耐碱性等性能,测试结果均合格。

铝质黏结剂型壳材料与制备工艺研究

在高温合金熔模精密铸造中,黏结剂的选择是一项最为关键的核心技术。常用的传统黏结剂为硅质黏结剂,然而这种黏结剂在高温下会化学分解,进而引起强度损失,限制了它的发展。铝质黏结剂具有熔点高、结构稳定的特点。本文通过对比铝质黏结剂型壳材料在不同条件下的工艺参数,初步确定了铝溶胶在精密铸造应用方面的技术指标及其匹配性。通过在铝溶胶涂料中加入质量分数为0.4%Cr+(III)离子溶液,初步解决了铝溶胶水溶可逆的问题,并研究了一种铝溶胶-硅溶胶复合壳型,其在1500℃时有8.4 MPa的高温抗弯强度。

纳米硅溶胶的制备条件对粒径与稳定性的影响

硅溶胶是无固定形态的二氧化硅(mSiO_(2)·H_(2)O)颗粒在水中均匀分散形成的胶体。硅溶胶中二氧化硅颗粒表面含大量的羟基具有很强的活性。本实验以10%的硅酸钠为原料,通过离子交换法和母液增长法制备不同粒径的硅溶胶,考察了反应温度、反应时间、搅拌速度以及原料类型对硅溶胶粒径和分散性的影响。结果表明,制备较小粒径硅溶胶的最佳反应条件为:搅拌强度150 r/min、反应温度75℃、反应时间4 h,NaOH调节pH;制备较大粒径硅溶胶的最佳反应条件为:原料为搅拌强度150r/min、反应温度95℃、反应时间6h、用硅酸钠调pH;在该条件下,经过三次粒径增长,可制得最大粒径为11.69nm的硅溶胶产品,且稳定性与分散度较好,不易凝胶。

无机建筑涂料的高分子有机物含量的测试方法——热失重法

无机建筑涂料的高分子有机物含量的测试,可以使用灰分法或热失重法。本文讨论了无机建筑涂料的组分的热失重特点,建立了无机建筑涂料的高分子有机物含量的热失重测试方法,并通过一组试验证明了高分子有机物含量与无机建筑涂料中的乳液添加量成正比。

掺铥石英玻璃的制备与光谱性能研究

2.0μm波段激光在军事、遥感、医疗等领域具有重要应用价值。文章以95SiO_(2)-4.5Al_(2)O_(3)-0.5Tm_(2)O_(3)为配方,通过将溶胶凝胶法和高温熔融法,成功制备了掺铥石英玻璃样品,并测试了样品的物理及光谱性能,计算了相关参数指标。玻璃的密度为2.307 g/cm^(3),1900 nm处的折射率为1.4415,铥离子掺杂浓度为3.60×10^(-19)cm^(-3),794 nm处的吸收截面为1.747×10^(-19)cm^(2),2.0μm处的透过率为85.5%,1850 nm处的发射截面为6.07×10^(-20)cm^(2),荧光寿命为370μs,羟基含量为1.57×10^(18)cm^(-3),光谱性能良好,相关方法及结果为掺杂石英玻璃的制备提供了技术路线。

水性硅溶胶接枝聚氨酯乳液的制备及其在汽车玻璃导槽密封条上的应用研究

水性聚氨酯具有优异的力学性能以及耐候性,受其结构中软段的影响,涂层硬度和耐磨性不佳。采用不同类型的异氰酸酯合成聚氨酯乳液,并采用硅溶胶接枝,得到硅溶胶改性聚氨酯乳液。对硅溶胶改性聚氨酯乳液进行红外表征,同时探究了硅溶胶改性对聚氨酯材料拉伸性能、硬度的影响,并基于该乳液制备了汽车玻璃导槽密封条耐磨涂层,对涂层的耐磨性、耐候性、附着力、耐水性等进行了测试。结果表明:所研制涂层性能优于普通水性聚氨酯涂层,满足三元乙丙橡胶(EPDM)汽车玻璃导槽密封条涂层的使用要求。

无机粘结剂基防腐涂层的制备及性能研究现状

无机粘结剂具有经济、环保、实用性强等优势,逐渐发展成为防腐涂料的研究热点。基于此,对磷酸盐、硅酸盐与硅溶胶3种常用无机粘结剂防腐涂料的制备和性能进行了综述,首先阐明了3种粘结剂的粘结机理和附着成膜机理,此后对3种无机粘结剂基防腐涂料的合成制备、防腐性能以及存在的问题进行了探讨。最后展望了无机粘结剂防腐涂层的发展趋势和应用前景。

SiO_(2)气凝胶/硅溶胶复合材料的制备及传热机理研究

由于纳米SiO_(2)与玻璃纤维制备的复合材料表面会出现碎屑,在材料中加入硅溶胶,制备了一种新型SiO_(2)气凝胶/硅溶胶复合材料,通过热重分析仪和傅里叶变换红外光谱仪研究了SiO_(2)气凝胶含量对复合材料热性能和微观结构的影响。结果表明:随着SiO_(2)气凝胶含量的增加,复合材料热导率没有下降,而是出现上升趋势,这与复合材料的密度和固体热导率密切相关;SiO_(2)气凝胶的加入使得复合材料产生了硅氧键,但不影响复合材料的物理结构,由于硅氧键的存在,材料的物理性能更好;SiO_(2)气凝胶含量为9%(质量分数)时,复合材料的性能最佳。

氟改性硅溶胶的制备及性能

[目的]具有特殊润湿性的透明疏水材料在自清洁、金属防腐、微流体运输、防结冰、油水分离等领域具有广阔的应用前景。[方法]以正硅酸乙酯(TEOS)作为前驱体,十七氟硅烷偶联剂(FAS)和环氧硅烷偶联剂(KH560)为改性剂,采用两步法制备了氟改性硅溶胶,并将其涂覆在载玻片和聚丙烯(PP)纤维织物表面,制成了疏水材料。采用接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪和扫描电镜对其进行表征,考察了改性剂的用量、水解时乙醇的比例及稀释倍数对材料疏水性能的影响。[结果]在乙醇与水的质量比为3∶2,偶联剂总用量为3%(质量分数),FAS与KH560的质量比为1∶1的条件下制备的硅溶胶稀释10倍后可以在载玻片和织物表面形成致密的涂层,它们对水的接触角分别达到了112°和153°,且具有优异的自清洁性能。[结论]通过溶胶-凝胶法,利用TEOS与FAS共水解的方式,可以获得性能优异的疏水材料。

硅溶胶-酚醛树脂共结合Al_(2)O_(3)-SiC-C砖性能研究

为了缓解酚醛树脂碳化引起的Al_(2)O_(3)-SiC-C砖组织结构劣化,提升Al_(2)O_(3)-SiC-C砖的力学性能和抗渣性能,以粒度分别为5~3、3~1和≤1 mm的高铝矾土为骨料,以电熔白刚玉(≤0.045 mm)、SiC(≤0.075 mm)、α-Al_(2)O_(3)微粉和鳞片石墨(≤0.15 mm)等为基质,以热固性酚醛树脂和硅溶胶为结合剂,制备了硅溶胶-酚醛树脂共结合Al_(2)O_(3)-SiC-C砖。在酚醛树脂外加量为4.5%(w)的基础上,探究了硅溶胶的加入量(外加质量分数分别为0、0.45%、0.90%和1.35%)对Al_(2)O_(3)-SiC-C砖常温力学性能、高温力学性能和抗渣性能的影响。结果表明:引入适量硅溶胶可以有效提升Al_(2)O_(3)-SiC-C砖的力学性能及抗渣性能,当硅溶胶加入量为0.45%(w)时,试样具有优异的常温、高温力学性能及抗渣性能。

改性硅溶胶对路用泡沫混凝土力学性能的影响及应用研究

采用硅烷偶联剂KH560作为硅溶胶改性剂,研究了改性硅溶胶及未改性硅溶胶掺入质量对泡沫混凝土7d、28d抗折强度、抗压强度、导热系数及过度路桥段载荷沉降值的影响。实验结果表明,KH560可以显著降低硅溶胶的团聚程度,降低纳米硅溶胶的平均粒径,提升纳米溶胶的表面活性。当泡沫混凝土中加入质量分数为3%的改性硅溶胶时,泡沫混凝土力学性能及保温隔热性能达到最优,此时泡沫混凝土28d龄期抗折强度、抗压强度分别为13.7、57.9MPa,28d龄期导热系数为0.24W·(m·K)^(-1),同时在过度路桥段具有实际使用价值。