正硅酸乙酯的水解缩聚反应及多孔SiO_2粉体的制备

详细描述了正硅酸乙酯的水解缩聚反应过程,简要介绍了影响反应过程的相关因素;综述了气凝胶和有序介孔SiO2材料这两种以该反应为基础的、具有代表性的多孔SiO2粉体的制备,特别是对多孔SiO2微球的制备进行了比较。指出以正硅酸乙酯的水解缩聚反应为基本过程制得的SiO2粉体中无序排列的孔是普遍存在的,如在反应过程中引入模板剂或采用其它手段,无序排列的孔可变为有序的。

正硅酸乙酯水解SiO_2改性酚醛泡沫的制备与表征

通过正硅酸乙酯在碱性条件下水解生成的SiO2粒子改性酚醛泡沫。利用SEM和TEM对泡沫体进行了观察,同时测试了不同正硅酸乙酯添加量对泡沫冲击强度和压缩强度的影响,并通过热失重分析了改性酚醛泡沫的热稳定性。结果表明:正硅酸乙酯水解生成的SiO2和泡沫体有良好的亲和性,大部分SiO2晶粒尺寸在1μm左右,当正硅酸乙酯的添加量为2%时,泡沫有较好的压缩强度和冲击强度,比纯酚醛泡沫分别提高了40%和63%。同时泡沫的热稳定性有了一定的提升。

催化剂对正硅酸乙酯常压合成SiO_2气凝胶的研究

以正硅酸乙酯为硅源,分别以HF和HF/氨水为催化剂,通过溶胶-凝胶法常压制备SiO2气凝胶。研究表明以HF为催化剂能有效地加快反应的速度,当以HF/氨水为催化剂时对产品的合成和性能产生更大的影响。用热重分析仪(TG-DTA)、比表面(BET)、XRD、傅里叶变换红外光谱仪、激光粒度仪等仪器对两种产品微结构测试结果表明:两种产品都是非晶纳米多孔结构,体积平均粒径小于20μm,为介孔结构。

正硅酸乙酯溶胶-凝胶制备壳聚糖-SiO_2杂化材料

用共混法和原位杂化法分别合成了壳聚糖-SiO2杂化材料,研究了投料比对壳聚糖-SiO2杂化材料的结构以及耐水性、力学性能、Cu2+吸附性的影响.结果表明:与纯壳聚糖相比,共混法和原位杂化法合成的杂化膜材料的吸水倍率最高时分别比纯壳聚糖提高了108.3%和11.1%;共混法合成的杂化膜材料拉伸断裂强度随mTEOS/m壳聚糖的增加先增大后减小,而原位杂化法的则是随mTEOS/m壳聚糖的增加一直增大,分别比纯壳聚糖膜提高了19.9%和20.3%.同时,随着mTEOS/m壳聚糖的增大,两种方法制备的杂化材料的断裂伸长率均下降;而随着mTEOS/m壳聚糖值的增大,共混法合成的杂化膜对Cu2+的吸附能力则是先增强后逐渐降低,而原位杂化法的则一直降低.TGA分析表明:SiO2的引入并未改变壳聚糖的降解机理.SEM分析表明:复合材料是以纳米尺度的SiO2增强的杂化膜材料.

溶胶凝胶法制备SiO_2工艺

以正硅酸乙酯(TEOS)为主要原料,乙醇为溶剂,盐酸或氨水等为催化剂可制得硅酸凝胶.探讨了溶胶凝胶反应的机理及催化剂、水、溶剂及反应温度等对胶凝时间、凝胶的黏度、结构等的影响.采用先酸性后碱性的两步Sol-Gel法可大大缩短胶凝时间.

聚氨酯/SiO_2有机无机杂化材料研究

以正硅酸乙酯(TEOS)水解缩合,合成表面带有羟基(-OH)的活性S iO2粒子,利用甲苯二异氰酸酯(TD I)和聚乙二醇(PEG)的预聚体与活性S iO2粒子表面的-OH原位聚合反应,制备聚氨酯(PU)/S iO2有机无机杂化材料。FT-IR分析表明,弥散在杂化材料中的S iO2粒子与PU基体以化学键键合;DSC分析表明,随S iO2含量的增加,杂化材料的玻璃化温度Tg升高。与纯PU相比,S iO2含量为4%时,杂化材料的Tg由90℃升高至132℃,但当S iO2含量超过4%达到6%时,S iO2粒子破坏了PU链段的规整性,基体PU的热分解温度由387℃降低至382℃。TEM显示,杂化材料内部弥散的S iO2粒子分布比较均匀,且大部分粒子的尺寸在50 nm左右。

Al_2O_3-SiO_2复合膜的制备与结构表征

以异丙醇铝和正硅酸乙酯为主要原料,用溶胶-凝胶法制备无支撑体Al2O3-SiO2复合膜.应用XRD、DTA-TGA、IR、BET等测试手段对复合膜的物相组成、热稳定性、孔结构进行表征.并且讨论了化学组成和煅烧温度对复合膜孔结构的影响.研究结果表明:550℃煅烧10h的复合膜物相组成为无定形的SiO2和γ-Al2O3晶体,粒度大小在2-4nm之间,化学组成为Al2O3/SiO2=3:2的复合膜在不同煅烧温度时,400℃煅烧的物相为γ-AlOOH和,γ-Al2O3,550-1150℃煅烧的物相为γ-Al2O3,1220℃煅烧的物相为γ-Al2O3和α-Al2O3,1300℃煅烧的物相为莫来石相和α-Al2O3;化学组成不同的复合膜主要是由Al-O网络和Si-O网络构成,没有形成Al-O-Si网络结构;复合膜具有良好的热稳定性;化学组成和煅烧温度对复合膜的孔结构有一定的影响.

反相微乳液法制备纳米SiO_2的研究

在壬基酚聚氧乙烯5醚(NP-5)/环己烷/氨水的反相微乳液体系中,进行正硅酸乙酯(TEOS)的水解、缩合反应,得到粒径在30￣50nm的单分散纳米SiO2胶体。红外光谱法(FTIR)及透射电子显微镜(TEM)观察证明了纳米SiO2粒子的生成。反相微乳液体系相图的研究表明,水相为氨水比纯水有较窄的W/O型微乳区。氨水微乳液是碱催化TEOS水解、缩合制备纳米SiO2粒子的适宜体系。当体系中TEOS的浓度增大时,粒子的粒径随之增大。降低NP-5的浓度,而保持H2O的用量不变,SiO2的粒径减小,粒度分布变窄,表明每个胶束能否独立成核是影响粒子数的主要因素。此时,胶束内的水相逐渐由束缚水转向自由水,使胶束的成核几率增大,最终生成的粒子数与初始胶束数目的比值增大。水相中,氨水浓度起到了控制纳米SiO2粒子表面形貌的作用,且在较高氨水浓度时,粒子的粒径较大,粒径分布较窄。

硅酸乙酯为原料反相微乳液法制备纳米二氧化硅

采用NP-5/环己烷/去离子水体系制备反相微乳液,绘制了该体系的三元相图,并以正硅酸乙酯(TEOS)为原料,在碱性条件下受控水解反应制备了纳米SiO2粒子,探讨了[n(水)∶n(表面活性剂)](用R表示)和[n(水)∶n(TEOS)](用H表示)对SiO2纳米粒子粒径的影响。通过扫描电镜(SEM)和激光粒度仪对样品形貌和粒子大小和粒径分布进行了表征。结果显示:扫描电镜下观察到的SiO2粒子为无定型球形颗粒,粒径在200～500 nm的范围,激光粒度仪分析得到的平均粒径随着R和H的增大而增大。

溶胶-凝胶法制备SiO_2包覆型水性铝粉

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备SiO2包覆型水性铝粉,研究TEOS、水和乙二胺的用量、反应温度和反应时间对包覆效果的影响。结果表明:当TEOS、水、乙二胺和片状铝粉的质量比为1.4:36:0.75:1,反应温度为40℃,反应时间为6h时,所得水性铝粉的缓蚀效率达95.4%,而涂膜光泽度为86.1Gs,仅比溶剂型铝粉的低5.1%。采用扫描电镜、激光粒度分布和红外光谱等手段对SiO2包覆型水性铝粉进行表征,证实SiO2包覆层的存在。

溶胶-凝胶法制备Al_2O_3-ZrO_2-SiO_2复合薄膜

本文采用溶胶-凝胶法以异丙醇铝、正硅酸乙酯和氧氯化锆为原料,HNO3为催化剂,PVA为成膜助剂,在多孔陶瓷管上制得了Al2O3-ZrO2-SiO2复合薄膜。研究了组分配比对溶胶性质的影响,结果表明Al2O3∶ZrO2∶SiO2在8∶1∶2～12∶1∶2之间时可得到性能符合要求的溶胶。通过扫描电镜可观察到膜的孔径为2～5μm,且膜与基底结合良好。

纳米级微孔SiO_2玻璃材料制备技术研究 Ⅰ.纳米级微孔SiO_2玻璃粉末的研制

在研究了不同酸碱催化剂，不同化学添加助剂，不同热处理工艺对以正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）为原料，用溶胶－凝胶法制得的纳米级微孔ＳｉＯ２玻璃粉的微孔尺寸有比表面积影响的基础上，进行了工艺条件的优化，制备出孔径分布范围在１～２０ｎｍ之间的多种微孔玻璃粉，可用作纳米级微孔基质条件。

聚二甲基硅氧烷/SiO_2杂化材料的制备与性能研究

采用草酸作为干燥控制化学添加剂 (DCCA) ,通过溶胶 凝胶 (Sol Gel)过程制得了两相间以共价键结合的透明块状PDMS/SiO2 有机无机杂化材料。通过FTIR、TG、DSC、UV VIS等方法对材料进行了分析和测试。结果表明 ,此杂化材料中没有相分离 。

快速制备纳米SiO_2的研究

采用溶胶-凝胶技术,利用正硅酸乙酯的水解和缩合反应,用NH4Cl作为阳离子表面活性剂,在短时间内制备了纳米SiO2粉末。研究了pH值、水与正硅酸乙酯的体积比、溶胶凝胶温度和焙烧温度对纳米二氧化硅制备时间及其粒径的影响,并用粒度分析仪对SiO2粉体颗粒进行了表征。结果表明,采用此方法制得的SiO2粉体颗粒平均粒径为67.5 nm,较理想的反应条件为水与正硅酸乙酯的体积比为10,反应温度为60℃。

溶胶-凝胶法制备疏水型SiO_2气凝胶

以正硅酸乙酯 (TEOS)为硅源 ,用三甲基氯硅烷 (TMCS)为疏水试剂 ,通过溶胶 凝胶法在室温下制备出疏水型SiO2 气凝胶。用傅立叶变温红外 (FT IR)、扫描电镜 (SEM)、透射电镜 (TEM)

SiO_2凝胶/木材复合材料制备

以正硅酸乙酯为前驱液,通过水解获得溶胶,其固体质量分数为23.6%,常温下48 h后测定黏度为20 s,所得凝胶经过红外光谱分析,在1087.8 cm-1处出现强烈的Si—O—Si的反对称伸缩振动吸收峰,X线衍射表明,该凝胶为非晶态SiO2无定型结构.采用先制取溶胶,然后利用自制减压-加压设备,将溶胶灌注入木材内获得的SiO2凝胶/木材复合材料增重率平均为81.3%,比前人制备方法提高了125.2%,而且克服了以往方法水解、缩聚过程缓慢,反应不完全的缺点.

微流控制备单分散微米级SiO_2微球

采用软模板法制备出了聚二甲基硅氧烷微流控装置。利用该装置讨论了正硅酸乙酯和氨水的用量分别对反应体系凝胶化时间的影响,确定了制备SiO2微球的优化反应体系,即二甲基乙酰胺、正硅酸乙酯和氨水的体积比为8∶4∶1,实验所需的反应温度为60℃。实验发现:在微流体通道中,分散相的流速越大,粒径越大;连续相流速越大,粒径越小。因此,通过控制微流控装置中分散相和连续相的流速制备了粒径40～220μm的单分散SiO2微球,并对其形貌进行表征。光学显微镜和粒径分析均表明所制备的SiO2微球球形度高,单分散性好。

疏水增透SiO_2膜的制备及其性能研究

以正硅酸乙酯(TEOS)和二甲基二乙氧基硅烷(DDS)为前驱体,在碱催化体系中通过选择合适的原料配比以及对体系溶胶-凝胶过程的控制使DDS和TEOS的水解产物发生共缩聚反应,进而制备出改性的SiO2溶胶,并采用旋转镀膜法(spin-coating)直接获得了同时具有良好疏水和增透性能的SiO2光学膜,克服了增透膜防潮性能差的缺点.同时采用透射电子显微镜(TEM)、粒度分布(SDP)等手段研究了不同条件下溶胶的性质及其对膜层性能的影响,并与未经改性的SiO2增透膜进行了比较,结果表明改性后的膜层不仅疏水性大大增加,且在相同镀膜条件下,膜层的厚度随着老化时间的延长增加较小,故其透过率曲线在300～800nm范围内不易出现多个增透峰.

TEOS-MTES基SiO_2溶胶微结构的SAXS研究

正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,在碱性条件下制备含有无定形SiO2颗粒的溶胶,以甲基三乙氧基硅烷(MTES)在酸性条件下获得聚甲基硅氧链,二者混合后应用同步辐射X射线进行混合溶胶的SAXS散射强度测定,计算了溶胶的平均回转半径、平均粒径、两相界面层厚度、散射体体积分数、两相间比表面积等参数,辅以光子相关光谱法(PCS)和透射电子显微镜(TEM)观测溶胶粒度,证实SiO2颗粒被MTES混合物连接成族团.实验发现所测混合溶胶样品均表现出对Porod定理的负偏离,说明溶胶中颗粒与溶剂之间存在很明显的两相间界面层.

SiO_2/PSf杂化超滤膜制备和性能研究

分别以粉末和溶胶-凝胶的方式向聚砜铸膜液中添加不同含量的SiO2,通过L-S相转换法制备SiO2/PSf杂化超滤膜.比较两种体系在不同SiO2含量下铸膜液的稳定性、黏度,及膜的微观结构、平均孔径、孔隙率、渗透性能和机械性能.结果表明,以溶胶-凝胶方式添加SiO2的铸膜液更加稳定,各方面性能更好.粉末添加下SiO2含量为2%时效果较好,水接触角为62°,纯水通量为141 L/（m^2·h）,对腐殖酸（Mr=370 000）的截留率为83.7%;溶胶-凝胶添加下SiO2含量为8%-10%时效果较好,水接触角为40°,纯水通量为182 L/（m^2·h）,对腐殖酸（Mr=370 000）的截留率为92%.