溶胶增强的化学Ni-P-SiO_2复合镀层

采用在基础Ni-P镀液中直接加入溶胶SiO_2的新形式,结合溶胶-凝胶法和化学镀方法,于45钢基材表面成功制备了均匀的复合Ni-P-SiO_2镀层,对比研究了复合镀层与基础Ni-P镀层的显微组织结构、耐磨及耐腐蚀性。结果表明,加入溶胶SiO_2所制备的复合镀层较Ni-P镀层具有更加均匀、致密的显微形貌。当SiO_2溶胶加入量为2.1×10^(-3) mol/L、煅烧温度为400℃时,复合镀层具有最高显微硬度值668.54 HV_(0.025),最低摩擦系数0.279,最正腐蚀电位-0.449 7 V及最小腐蚀电流0.632 7×10^(-6) A·cm^(-2)。说明以该方法所制备的复合Ni-P-SiO_2镀层具有良好的耐磨、耐腐蚀性能,节省SiO_2原料用量,且不需要额外加入分散剂与稳定剂,减少长时间搅拌的能耗,对实际工业生产大有裨益。

溶胶SiO_2改性高度支化水性聚氨酯的研究

以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、聚碳酸酯二醇(PCDL)、二羟甲基丙酸(DMPA)和聚醚胺(ATA)为原料,采用A2+B3法合成了具有高度支化结构的水性聚氨酯(HBAPU),然后分别加入质量分数(下同)为0.5%,1.5%,2%,3%的SiO2溶胶制成溶胶SiO2改性高度支化水性聚氨酯.用红外光谱(FT-IR)对产物结构进行表征;采用旋转粘度计、差式扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、电子拉力机、DMA仪对产物的流变行为和各种性能进行了测试.结果表明:溶胶SiO2改性高度支化水性聚氨酯的粘度随着SiO2含量的增加而增大;其聚氨酯膜的耐热性能和力学性能随着SiO2含量的增大而逐渐升高,热分解温度由175℃升高至200℃,拉伸强度由5 MPa提高到11 MPa,提高了120%.

镁合金微弧氧化膜的SiO_2溶胶封孔处理研究

以正硅酸乙酯为原料,乙醇为溶剂,盐酸为催化剂制备了SiO2溶胶封孔剂。该封孔剂的傅立叶红外光谱(FTIR)中含有Si-O-Si键的伸缩振动吸收峰,证明了SiO2微粒存在,而且干凝胶的Si-O-Si键的伸缩振动吸收峰强度不随热处理温度的变化而变化,表明封孔剂有良好的高温稳定性。SiO2溶胶封孔剂可浸入镁合金微弧氧化膜的微孔,形成有效封孔。封孔处理可使镁合金微弧氧化试样的腐蚀速率由106mg/(m2.h)降至32mg/(m2.h),而且封孔处理还可显著提高镁合金微弧氧化试样在410℃下的抗氧化性能,对镁合金基体有很好的保护作用。

碱性纳米SiO_2溶胶在化学机械抛光中的功能

纳米SiO2是一种性能优越的功能材料,化学机械抛光(CMP)过程的精确控制在很大程度上取决于对纳米SiO2功能的认识。但是目前对碱性纳米SiO2在CMP过程中的功能还没有完全弄清楚,探讨它在CMP中作用是提高CMP技术水平的前提。纳米SiO2溶胶的表面效应使其表面存在大量的羟基,在CMP过程中纳米SiO2表面羟基与碱反应生成硅酸负离子,硅酸负离子再与硅反应来降低纳米SiO2的表面能量,同时达到除去硅的目的。综上所述,碱性纳米SiO2在CMP的过程中不仅起到了磨料的作用,同时参加了化学反应,在此基础上提出了在碱性条件下纳米SiO2与硅的反应机理。

改性SiO_2水溶胶在棉织物超疏水整理中的应用

采用溶胶凝胶法,以甲基三甲氧基硅烷为前驱体,氨水为催化剂,十六烷基三甲氧基硅烷为添加剂,在表面活性剂十二烷基苯磺酸钠作用下制备了改性纳米SiO2水溶胶,并将其成功应用于棉织物的超疏水整理。通过控制氨水用量和表面活性剂浓度,制备不同颗粒尺寸及粒径分布的改性SiO2水溶胶,讨论溶胶粒径大小及分布对棉织物拒水性的影响。采用扫描电镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱仪对整理后棉织物进行测试,结果表明,改性SiO2水溶胶沉积在棉织物表面,降低了织物表面能,并明显提高了棉织物的表面粗糙度。拒水性能测试表明,整理后棉织物与水的接触角(5μL)达到152.1°,滚动角(15μL)为8°,沾水等级为100,达到超疏水效果。整理后棉织物物理力学性能变化不大,但透气性略有下降。

SiO_2溶胶对羊毛的阻燃改性及热降解

用SiO2溶胶对羊毛进行阻燃处理,并采用氧指数、剩炭率、热分析、扫描电镜等方法对处理前后羊毛的阻燃性能及热降解行为进行研究。对比未阻燃和阻燃羊毛的剩炭率、氧指数升高,热降解温度、放热峰温度升高,阻燃性得到明显改善。依据阻燃羊毛的热降解行为的变化,对该阻燃羊毛的阻燃机理做了初步探讨。

纳米SiO_2溶胶缓解油井水泥高温强度衰退的作用机理

油井水泥石强度衰退是高温固井所面临的主要难题之一,而添加纳米SiO_2能否缓解水泥石的高温强度衰退以及其作用机理是什么,还有待于验证和确认。为此,通过室内试验,基于X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪分析水泥石的矿物组成、微观结构和水化产物的元素,测定了高温条件下(150℃/35 MPa)纳米SiO_2溶胶对G级油井水泥石抗压强度的影响及变化规律,据此研究纳米SiO_2溶胶在高温下对水泥水化产物的作用机理。研究结果表明:①纳米SiO_2溶胶可以提高G级油井水泥浆的稠度系数,对水泥浆的流变性会产生不利的影响;②在高温养护初期,纳米SiO_2溶胶会降低水泥石的抗压强度,但加入纳米SiO_2溶胶的水泥石的抗压强度不会随着养护时间的增加而产生明显的变化;③加入少量纳米SiO_2溶胶的G级油井水泥中的纳米SiO_2颗粒吸附在水泥矿物表面阻碍水化反应,能够缓解水泥水化产物的高温脱水变质,纳米SiO_2颗粒还可以提高水泥微观结构的致密性;④加入大量纳米SiO_2溶胶的G级油井水泥中的纳米SiO_2与氢氧化钙发生火山灰反应生成一种新型的、结构松散的薄片蜂窝状CSH产物,难以提供较高的抗压强度。结论认为,纳米SiO_2可以作为水泥添加剂以缓解油井水泥高温强度衰退,该研究成果为高温固井水泥浆体系的设计提供了一条新的思路。

采用HfO_2/SiO_2溶胶-凝胶薄膜制备衍射光栅

采用溶胶-凝胶方法制备了具有光敏性的HfO2/SiO2溶胶-凝胶薄膜,并利用其光敏性制备了衍射光栅.采用XPS分析了薄膜的成份,证实了Hf元素的存在.并用椭偏仪测试了薄膜的折射率,结果证实了HfO2的加入确实提高了体系的折射率.利用其光敏性,采用X射线作曝光光源通过掩模进行曝光,利用曝光部分与未曝光部分的溶解度差,在薄膜上制备了高为0.8μm、周期为1μm的衍射光栅.

热喷涂涂层耐高温SiO_2溶胶封孔剂的开发

以正硅酸乙脂为原料、盐酸为催化剂制备了用于耐高温封孔处理的SiO2溶胶,封孔处理后的涂层致密、表面光洁度好。对封孔前后涂层性能的测试表明:经过封孔后,大幅度提高涂层耐酸和耐高温性能,增强了涂层对基材的保护作用。

纳米SiO_2溶胶掺量对环氧有机硅涂料防腐蚀性能的影响

为得到综合性能更优的应用于钢桥结构的复合防腐蚀体系,将甲基丙烯酰氧基丙基(甲基)二甲氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷按一定配比制备有机硅预聚物,用环氧树脂E20对其改性,再用不同掺量的纳米SiO_2溶胶进行掺杂改性,得到纳米SiO_2溶胶改性环氧有机硅复合涂料,将加入氨基硅烷固化后的复合涂料涂覆于标准试板,经干燥固化得到复合涂层。采用傅立叶变换红外光谱、激光粒径分析、扫描电镜、接触角测量、附着力测试等表征了复合涂层的结构及性能。结果表明:当硅溶胶掺量为3%时,复合涂层的力学性能、耐腐蚀性能都得到较大改善,硅溶胶对涂层的耐老化性能影响不大。

SiO2溶胶在欧洲赤松和火炬松边材中的渗透性

为了考察微纳米液体改性剂在木材中的渗透规律,采用2种粒径(30和150 nm)和3种浓度(质量分数5%,15%、30%)的SiO2溶胶真空30 min-常压浸渍24 h欧洲赤松和火炬松边材,比较其24 h内吸液率的经时变化规律和24 h增重率,通过质量法分析30nm、15%的硅溶胶处理材轴向SiO2的浓度梯度,并采用扫描电镜-X射线能谱仪分析各轴向深度木材细胞壁中硅元素的分布。结果表明:1)粒径小的硅溶胶在浸渍初期更易于在木材中渗透,随着浸渍时间的延长,粒径的影响变小,甚至可能出现相反的趋势;浓度对吸液率影响显著,一般浓度越高,吸液率越小。浓度高的改性剂处理木材时,粒径的影响更为显著。2)树种对硅溶胶的渗透性影响显著。硅溶胶在欧洲赤松边材的吸液率通常高于火炬松边材,但由于硅溶胶颗粒和水分在欧洲赤松中渗透不同步,硅溶胶在端头部分的大量沉积,导致欧洲赤松中SiO2在轴向分布浓度梯度远高于火炬松。3)硅元素进入各个轴向深度的木材细胞壁,硅元素的浓度分布规律与质量法结果一致。

大气常压等离子射流清洗溶胶-凝胶SiO_2膜表面油脂污染物

采用大气常压等离子射流技术对溶胶-凝胶SiO2膜表面的油脂污染物进行清洗。利用分光光度计、扫描电子显微镜、红外光谱仪对溶胶-凝胶SiO2膜透过率、表面形貌、化学结构进行表征,并分析清洗前后溶胶-凝胶SiO2膜的激光损伤阈值变化。损伤阈值测试表明,1064nm波长的激光损伤阈值由污染后的16.08J/cm2上升到24.41J/cm2,与污染前24.72J/cm2的损伤阈值相当。同时还获取清洗的最佳时间为10s。清洗前后,溶胶-凝胶SiO2膜保持完好,且未产生新的有机污染物。研究结果表明:大气常压等离子射流技术可对溶胶-凝胶SiO2膜表面的油脂污染物进行有效地清洗,从而提高溶胶-凝胶SiO2膜的透过率和激光损伤阈值,为高功率激光装置的稳定运行提供保障。

溶胶—凝胶法制备SiO_2溶胶正交试验的灰色关联分析

采用灰色关联矩阵分析理论 ,阐述了制备SiO2 溶胶正交试验的灰色关联分析方法 ,给出了其算法并编制了相关的程序。对溶胶主要制备因素HNO3∶TEOS、H2 O∶TEOS和EtOH∶TEOS(摩尔比 )对溶胶胶凝时间的影响程度进行了研究 ,对实际的科研工作具有指导意义。

SiO_2溶胶凝胶固定的扑尔敏电极

以包埋有四苯硼 扑尔敏缔合物的SiO2 溶胶凝胶修饰铂盘电极 ,构成电位型扑尔敏药物电极。以铁氰化钾作为氧化还原探针 ,采用循环伏安法 (CV)对电极各种修饰状态进行了表征。该电极对扑尔敏的Nernst响应范围为 5 2× 10 -7～ 8 0× 10 -4mol/L ,斜率为 5 78× 10 -2 V/ pC ,检出限为 2 8× 10 -7mol/L ,相关系数r =0 999,pH值适用范围为 3 0～ 8 5。

纳米SiO2溶胶改性水性氟碳涂料的制备及用于混凝土防腐研究

选用硅烷偶联剂(KH-560)改性纳米SiO2溶胶,然后将其与含氟聚丙烯酸酯乳液、成膜助剂醇酯-12、适量颜填料及其他助剂混合制备复合乳液。运用Zetasizer Nano仪器、傅里叶变换红外光谱表征改性后纳米SiO2溶胶的粒径大小及结构,并运用热重分析、扫描电镜、动态接触角等手段对复合涂层的热稳定性、形貌和疏水性进行表征。将其涂覆于混凝土砂浆试件,进行各项性能测试。结果表明:采用纳米SiO2溶胶(掺量为20%时)改性含氟丙烯酸乳液时,复合涂层的附着力为1.92MPa,铅笔硬度为5H,耐冲击强度最大可高于50cm,耐酸碱盐腐蚀率分别为16%、11%、10%,耐老化性色差为0.5,接触角为103.57°,吸水率为0.75,适用于腐蚀环境下混凝土的长效防护。

碳纤维接技-涂覆SiO_2溶胶及其抗氧化性能

为了使纤维(CF)表面的抗氧化性能更强,采用硅烷偶联剂KH560对SiO2溶胶进行改性,采用硅烷偶联剂KH550对CF进行改性,通过胺基与环氧基反应将SiO2溶胶接枝-涂覆到CF表面,形成致密的保护涂层。利用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)及氧化失重等方法对涂膜试样表面的形貌及抗氧化性能进行表征。结果表明:CF表面接枝-涂覆SiO2,结合了涂覆和接枝的优点,涂层更加致密,其抗氧化性大于直接涂覆SiO2的涂层,更远大于没有涂覆而仅接枝SiO2的CF。

基于硅溶胶的Au-SiO_2复合溶胶的制备及其性能

对Au-SiO2复合溶胶制备和性能进行了初步研究。通过正交实验设计,分析了相关因素对硅溶胶性能的影响规律,确定了合适配比的硅溶胶。采用透射电子显微镜(TEM)测试结果,对比分析了Au-SiO2复合溶胶与硅溶胶的差异,对Au-SiO2复合溶胶的研究为Au-SiO2复合薄膜的制备奠定了基础。

陶瓷涂层SiO_2-Al_2O_3溶胶封孔剂的制备及封孔性能

等离子喷涂技术由于其自身固有的性质,涂层不可避免地存在孔隙,从而使涂层的耐腐蚀性能下降,为了提高涂层的耐腐蚀性能,必须对涂层进行封孔处理。为此,以正硅酸乙酯和硝酸铝为前驱体,无水乙醇和去离子水为溶剂,盐酸为催化剂,采用溶胶-凝胶法在涂层表面制备了一层均匀致密的SiO2-Al2O3封孔层。应用XRD,IR,DTA-TG和SEM等对封孔层的结构、热稳定性和形貌进行了表征。结果表明,封孔层为稳定的非晶态SiO2-Al2O3组织,且均匀致密,表面无明显裂纹;陶瓷层封孔后的耐酸、碱、盐性能均能提高50%以上,从而增强了涂层对基体的保护性能。

聚磷酸铵杂化纳米SiO_2溶胶的制备及阻燃性能研究

采用溶胶-凝胶技术,以正硅酸乙酯和聚磷酸铵为原料,结合SiO_2溶胶良好的成膜性和聚磷酸铵优异的阻燃性制备了聚磷酸铵杂化纳米SiO_2溶胶,并应用于棉织物的阻燃整理.通过傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对杂化纳米SiO_2溶胶的形貌及分布进行表征.考察了聚磷酸铵用量对杂化纳米SiO_2溶胶的稳定性和阻燃性的影响.FT-IR和XRD测试表明成功制备了聚磷酸铵杂化纳米SiO_2溶胶,TEM和SEM分析表明溶胶粒子的粒径约为50 nm,并且分布均匀.当聚磷酸铵用量为5.00%时,杂化纳米SiO_2溶胶的稳定性较好,杂化纳米SiO_2溶胶整理的棉织物具有最佳的阻燃性.

溶胶-凝胶法SiO_2/PMMA复合材料的制备及性能表征

以甲基丙烯酸甲酯、正硅酸乙酯和γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷为原料,制备出溶胶-凝胶法SiO2/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料。通过透射电子显微镜、差热分析、红外吸收光谱表征了复合材料的微观形貌和热性能。结果表明,SiO2粒子在PMMA基体中形成了比较均匀的网络结构,没有出现有机相、无机相分离的现象。