二氧化鈦與二氧化硅型溶膠的配置

1、.氧化鈦與二氧化硅型溶膠的配置滝膠-冊膠技術(shù)是一卅曲金鳳有機(jī)化作物、金展無機(jī)It合物或上述兩肴混合搗經(jīng)過水解編案過樺，然后經(jīng)過璨漸凝膠化和相應(yīng)的厲處理厲.從而號得純化物或具它化合物的新型工藝.21渚膠-凝腔技術(shù)的發(fā)展聞中凰應(yīng)代的XZ陽的割作過程.可能昭幫膠蠱膛技術(shù)歷史匕的魅早應(yīng)用D瘩腔凰腔技術(shù)起源于十八ttt紀(jì)，但繪由于所若的燥時測丈te聽以注有引起人們的辻逼。現(xiàn)代潛疽療膠技術(shù)的妍究JT始丁19世配中葉主餐是刊用幣膠和稔膠制備單塑分化存!».由于便用這種方法制孑玻的所需的溫度比傳統(tǒng)的陸訊熔化閔氐得秋所以址襁林為璇壊祗盜合成弦.1846年Jj.hbelmen將加Cl為乙的混許JG放釗濕

2、空氣中水斡，片址終形成了擬皎*制每了單-氧化物（飯0由個楚未引起人ttlMifcg.七十年代舸博圈字昇心發(fā)規(guī)逋過命屬醇啟的術(shù)解可得到溥膠.灌膠經(jīng)梃膠后，可側(cè)到塞姐分的殺®6這社材料科界的引膽了人mk詫趣，冊這披認(rèn)為昆溶膠-稔膠技術(shù)的siKyra.現(xiàn)代瞬膠凝膠技術(shù)的定展在于,得列糕膠材料所需的f燥時間是以sow的，而不線從麗那佯以年讓章.工1.2技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)應(yīng)常膠礙膠法址種鄢化學(xué)制備應(yīng)應(yīng)方袪wu制診從零維到巴錐對料怕絕樂材*仁泌的1瀆特點(diǎn)是”它制用液態(tài)化學(xué)弒擁（或?qū)⒎蹱钤噭┵汭中）啞浴膠為原料#而不足傳統(tǒng)的粉狀物體.詁使帚仗應(yīng)物在液則F可氐稠到均勻混合井進(jìn)暫反I也而反應(yīng)生威團(tuán)是桶

3、定的斛膠體慕.帑膠經(jīng)放閆-垃時阿賠轉(zhuǎn)變?yōu)槟za雄膠中作右的犬齟播體介或L呵侶助菱發(fā)去除.而不是通過機(jī)械脫水匚左化洛膠彊凝肢犠戀F即可成顯為所需制品，井H熾稔溫度低于ftSETgo瞬脫凋膠技術(shù)麗已紐飛應(yīng)用于電子、復(fù)合材料*生物、陶瓠朮學(xué)、舊磴學(xué)”処學(xué)、優(yōu)學(xué)以現(xiàn)壞城處理予再個科學(xué)技術(shù)尬域畀材14科學(xué)的諸名領(lǐng)幀，F(xiàn)E材科研究方面衣霍嶽用幾隔熱材料、電介煩材科.有機(jī)/無機(jī)雜化材料、金風(fēng)陶瓷涂層耐蝕材料、納米級賀化物薄膜材料、生物材料等方面。溶膠凝膠技術(shù)常用的材料種類在溶膠技術(shù)中主要是應(yīng)用金凰有機(jī)化合物、金屬無機(jī)化合物或上述兩著混合物創(chuàng).溶膠漲膠法常用的化合物及應(yīng)用如表21所處衷21溶膠敘膠法常用的化含

4、物及應(yīng)用化學(xué)式應(yīng)用TiO：Ti5纖維、廉材料SiOj務(wù)膠體、玻瑚、纖維和瀚祺AI2O3多孔性氧化鋼和誦幔ZjOj阿纖維、薄離ZnOStOrTiO?-有機(jī)物有機(jī)與無機(jī)妞合SiOrBQrNaQ嫂詠中空球InjO-SnOj透明呂電般KTKhLiAlO參品體BaTiOj本課題將選用SiOrTiO2膠對棉織物進(jìn)行涂圮處理，広棉織物表血可形成一層siO2-no2M狀薄脫.制備SlOrTiO：溶膠凝膠的反應(yīng)原理岡列濬膠凝膠法不論所川的起始原料(稱ii說體)為無機(jī)能或金屬醇血英卜超反應(yīng)步驛郁足：肯光，捋前牀體洛于港劑(水或有機(jī)洛刑)中形成旳勻的涪液，然后溶質(zhì)與溶刊發(fā)生水斛或酣解反應(yīng).反應(yīng)生成物可聚集咸lnm左

5、右的粒子幷形成洛膠，洛膠經(jīng)蒸發(fā)燥后轉(zhuǎn)變?yōu)楣赡z.落膠肚膠的形成過程如圖2所示：由圖21可知，溶膠凝膠方法的基本反應(yīng)過桿可總結(jié)為二個步驟：(1) 先駆體(七婪是金風(fēng)腫鹽)經(jīng)水牌、縮合后生成初綸解膠粒了。(2) 涪膠粒子何聚集生長，生成次生粒子；(3) 次生粒子間柑兀連接成鏈，進(jìn)而4整個液體介質(zhì)中擴(kuò)展，并形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).進(jìn)血形成凝膠5nn圖2l溶咬的形成過脾債屬詡鹽M(OR)4的水解和縮壊反應(yīng)如式2123所?。核夥磻?yīng)inA2.1所品水辭M()l<h十nlhO>M()Rh(OHL十nROIl2反應(yīng)不斷持續(xù)進(jìn)庁，肚卸上成M(OHh.細(xì)柴反應(yīng)分為咖分分別為火水縮集和失酔縮聚;大/K縮聚如兀

6、2.2所示：卜11()MAM()M斗H：C)2.2失槨緇聚如式2.3所小：M-OR+HO-M>-M-O-M+ROH23溶膠-濺腔技術(shù)的一般工藝過程蒂膠做膠法ilrTJt&tS的優(yōu)點(diǎn),I燼空到人們的朿覘逐漸被廣泛噸川到納米超細(xì)粉.功能薄般和涂銳、纖細(xì)材斡、納米幼介M料、生物M*乙它的股藝過樸如卜皿叫利用液體化探試和成將粉末洛剤)為原釈高化7-活性的金H料成分的化合物詢W體L作液相卜將這找擁料均勻氾介一迦】系列的水解、縮合反應(yīng)-介溶液中形蟲柜疋、透明的溶膠液體系港膠經(jīng)過陳化T膠粒間緩慢聚合.形成以確驢體為席架的三細(xì)聚合物或片艮頌粒空間財絡(luò)網(wǎng)絡(luò)中充満了失去流動性的溶和形成凝膠-凝膠再經(jīng)

7、過十爆脫去溶劑后成為一種多孔空間結(jié)構(gòu)的干凝膠或氣殺膠r最后，經(jīng)過燒結(jié)丙化制備所蒂材料.溶膠-凝膠技術(shù)在紡織上的應(yīng)用溶膠凝膠技術(shù)作為一種可以形成具有待殊性能的納*溶膠薄膜的方法，可用于紡織品的涂層整理以賦L統(tǒng)物不同的功能，這便它具有很奇的實(shí)際應(yīng)用價值。但是與其他材料的整理方法不同，紡織品整理有其自身性能決定的條件，如處理時爹采用浸軋的方式，處理溫厘宴求相對較低等.因此在使用溶膠-嚴(yán)膠技術(shù)對紡織品進(jìn)行整理的過程中.娶考慮到它的這些貝體的特慮。溶膠靛膠技術(shù)在紡織上的應(yīng)用主要有以卜兒個方面皿)：(1) 榕膠-凝膠技術(shù)用于紡織品的自淸潔幣理自從光觸媒林HTiO2的光徘化、白淸潔等件能被人們發(fā)現(xiàn)以來.學(xué)者

8、們逐漸開始研究將7102用于紡織品的門清潔彩理，并劇用兵尢催化性能來降解或分解級物農(nóng)獅的污漬，從而達(dá)到織物“我淸沽的效果。(2) 溶膠凝膠技術(shù)用于紡織品防紫外螯理納米TiO2納*ZnO納米無機(jī)非令屬材料時以冇效的吸收和反射紫外線.佚用二氧化4、缸化鋅溶膠或期胃的混合物對紡織朋進(jìn)行涂層整理，可賦f它吸收務(wù)外光的能力，進(jìn)而可以達(dá)到良好的防紫外效果。而且無機(jī)材料具冇良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱換定性、無瓠無味、片對人體無剌鍛性，安全尢書，肉此常常被用來作力無機(jī)類防磁外劑。(3) 溶膠-凝膠技術(shù)用于提高紡織品的抗也除臭性經(jīng)TiO溶膠涂Z處理后的織物.經(jīng)過紫外尤照射麻，納米TiO,會產(chǎn)生電子或空穴的流動，并在織

9、物的衣血產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性能的0H白山集.它的氧化能力是水體中存任的氧化劑中最強(qiáng)的能氛化水中絕人那分的仃機(jī)物和無機(jī)污染物.)1fliif以破壞細(xì)胞的細(xì)胞膜.從而使細(xì)胞組分流失造成細(xì)苗死亡.還町凝曲無離的並白質(zhì).抑制病毎活性達(dá)別殺滅病毒的冃的，具有自滑潔、去污、殺謫、除臬等功梃.(4) 溶股.礙膠技術(shù)用于紡織胡拒水柜油盤理酒膠戰(zhàn)膠法是制備冬孔材料、多孔蒲膜并且還能和機(jī)拒水材料復(fù)合使用法.經(jīng)涪膠韻膠法第理的紡織品，可以很好地控制其農(nóng)面構(gòu)造形態(tài).從而有效地提爲(wèi)織物表面的祖粗度，進(jìn)而町達(dá)到拒水效黑。2.2實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)材科及設(shè)備(I)實(shí)驗(yàn)藥品«2實(shí)驗(yàn)藥品裁品名稱奴格及說明詼俶四正丁郁化學(xué)純CP餌

10、藥集團(tuán)有隈公司疋硝故四乙怖分析猶AR國藥樂團(tuán)石阪公可乙駿分析純AR上海凌峰右限公司無水乙醉分析純Aft簾翹市楊岡化1阪公訶濃鹽後質(zhì)站分?jǐn)?shù)37.5%國州奐團(tuán)冇限公M實(shí)鑒設(shè)備泡22實(shí)臉設(shè)備僅器名秣剪號生產(chǎn)廠家電熱恫碼銭14-F憐IfiDHG-9240A匕海驗(yàn)設(shè)務(wù)直痕公可電H攪擰曙JSM-56O0LV日木電予公可222水滾膠的制備工業(yè)上所用的溶膠在制備過稈中.常用強(qiáng)酸作穩(wěn)定刊.無水C醉作溶劑，不僅濬膠制備的成本很亂耐口業(yè)化生產(chǎn)中存在一亡的危險性.并且紡織品對試劑的要求比校瀛本罩以掘酸正四丁肘和皿:酸乙脂為1沖栄物，乙酸作為r化劑j.將采用兩種方法制備所爲(wèi)的丁6柯so溶肢，一種為有醉，一種為無醉.并對

11、芮沖方法進(jìn)行比較.<1)TiOrSiOjffi?膠的有解制備工藝探討I)TiOz有醇制備工藝制備溶膠所川的原料為飲戰(zhàn)四正丁脂(TBT)、水.無水乙fr?(C3ILOH)和冰體酸.反應(yīng)物為BT和水，分柿介廣C2H5OH.冰臟可調(diào)節(jié)辰應(yīng)體系的PH值，從向防止TB1水解過快"首先使TBT在CgHQH中水解生成Ti(OH).於后脫水后即可狀得TiS。在酸性條件下，鈦戰(zhàn)四正丁脂在乙醉介質(zhì)中的水解反應(yīng)足分步進(jìn)行的，總水解反應(yīng)如式24所不；Ti(O-C4H9)4+4H2O>Ti(OHh+化舊乂陽2.4Ti6溶膠靜置段時間后，會發(fā)住膠聯(lián)作用.最后形成穩(wěn)定凝膠.K-反應(yīng)過程如所示；Ti(O

12、H)4十Ti(OH)4>2TiO：+4»2O2.62) TiO?湛膠有醉制備的基本歩異如F：以TBT為帕驅(qū)物，用無水乙醇(C?HQH)做為悟劑，冰鑿酸(CHiCOOH)做為催化劑，制備二氧化怯溶膠.貳溫下亙?nèi)∫欢ㄡ劦臍J祓丁朋，緩慢満加到適呈的無水乙醉中.用磁力損捽器劇烈攪拌lOmim混合均勻廟得到黃色鍛清溶液Ai於后，將一定量的冰帛酸和少雖的蒸飾水加到-定於的無水乙醉中，劇烈攪并,得到浴淞B|滴入I2湎鹽矗b調(diào)節(jié)以1值使pH<2-條件下.在聞烈攪枠條件下，使用注射器將溶液街緩慢漁入溶液Bi中.滴速大約3Ek/tnin.滴加完華氐得淺黃色溶液.然后維續(xù)攪攤30h/后，得到透

13、明fiO.溶膠.3) Si。君膠的有酢制備工藝探討制備溶膠所用的原料為誑什般乙船(TEOS)、水、無水乙«(C2H5OH)和鹽輒反應(yīng)物為TEOS和水，分軸介砸為CjHsOH.鹽餒町調(diào)H體系的酸度防止TEOS水解過快.TEOS水解縮合機(jī)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;無水乙醉;(水十HCI)=1;3;(10<01)的睜爾比關(guān)系，分別量取正就漲乙瓠無水5、木和HCI；2) 件先材帀從做乙魔瀟加到無水乙解屮，惶/T混合得別濟(jì)液：3) 將加入HCI的海子水級慢涵劇刊上還混

14、介溶液中：川磁力攬樣器舸烈持垛攪It-1h.便可得到SiO?濟(jì)膠。(2)TiOrSiCh»膠的無醇制備工藝探討I) TiO?無醉制備工藝制備溶膠所用的原料為鈦朝四J脂(Ti(OQHd)'水、以及冰Mflta反血輸為萬(OQH必和水，分相介質(zhì)為冰齡酸，冰儲酸可調(diào)卩體系的檢塵，來防止錢蠱子過快水解，也可作為水解催化劑.T5O2無期制備的基本步驟如下：TiO,水常校的配幣取-定就的鐵酸FT四J能在簾溫和電功攪樣器的劇烈IStt-F用注列器緩慢滴加到適E的乙酸溶液屮，強(qiáng)力攪胖-段時何后，形成黃色澄諂君液A2,然氐取定氏的去肉了水，滴加少量抹般，調(diào)節(jié)PHffi使PH<2,得到溶裁

15、B"然腐，花定溫條件F，在劇烈攪捋條件下下，使用注射落將涪浪他緩慢潢擁到君被嘲中，灑速大約為3ml/min.渝加完年后得到淡黃色洛液.維續(xù)攪ft30mm.形成透明的TiOz水溶股2) Si02溶膠無解制備工藝制備溶膠所用的原料為jE硅嘏乙(TEOS)>水、以及冰醋檢.反應(yīng)物為TEOS和水，分相介質(zhì)為冰窗酸.冰雷酸町調(diào)節(jié)體系的戕座陰止鈦離了水解過速，也可作為水解催化劑及鈦酸四丁脂的鱉合制。SiOj無齡制備的墓本步譯如下：SiO2水溶膠的配譽(yù)：分別取定雖的去離子水和適量的乙戰(zhàn)溶液.隹攪撲條件下混合得到溶被A；,熱后，取一宦量的正肚餓四乙酣，在室溫和電動攪拌器的劇烈攪持卜，用注射器緩

16、慢滴加到溶液街中，於后劇烈旎持30min得到透明的Si<>2水溶膠.3) TiO2-SiOz膠的無辭制備TiO2-WO?浴膠的無醉制備場驟如F：TiCh/SiCh水洛膠的配貳檸制備好的TiO2水浴膠和S©水潘膠按-定的摩爾比混合，室溫下離速攪拌60min,得到TiCMSiO：水溶膠，然盲移入廣口瓶中存韓2.3水溶膠的制備工藝的比較雖然，通過兩種方法ffllnjau實(shí)驗(yàn)所需的溥膠但足.付種方法都有各fl的優(yōu)缺點(diǎn)，規(guī)対兩種濟(jì)膠制備方仏辺廳比較.<|>溶膠制爺?shù)碾y易程度實(shí)驗(yàn)表明.有醇法制備TiQ溶膠4H比于無即法制備TO溶膠來說.英時實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)鑒人員的樣作嬰求比牧

17、離.這足因?yàn)樵趤ㄖ苽銽iO2膠時，要便用大殳的無水乙酹，而它在空氣中極易揮發(fā)，所以.當(dāng)無水乙醇被倒入燒杯時，由干它的快速揮發(fā)導(dǎo)致其帶走r大笛們熱巔，這會使燒杯墮的溫廢念速卜曲，山r冷廉效燉，當(dāng)空中的水燕氣遇到溫廈低的燒杯壁時，會冷就成水的水珠.另外.無水乙醇作為n好的溶劑，它在空氣中也會吸收大駅的水燕氣.而it酸在四能是種乍?；顫姷某跫夆佀嶂鏊畼O易木的所以，由于無水乙舒本刁的物理待件而吸入的水會對Ti6溶膠的制備適成極大的彩響，井且可能適成涪膠配祠的失敗所以，配制時燈空氣濕茂.誠等條件孌求較扃而相對于無水乙用來說，冰赭酸的揮發(fā)性較小.fin-定的酸件，町以減級欽酸jF四】絢的水解.所以配

18、百起*棚對容易。溶膠制備的存放時間由于制備成的溶膠-直處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，陸著溶膠放置時何的加長,溶膠的顆粒粒徑變大，凝膠趨勢增丈.而H溶膠的撿度越烏.其凝膠的的趨勢就越明龍.分別用有醇法和無醉法制備村同濃度的溶膠，把它們放在相同環(huán)境條件Y(M度22P,嗣550%，隨若存放時間的加長，兩種溶膠的狀態(tài)如表2.2所示.從表2.2中可以看出，首先，陸著溶膠存放時間的加長，溶膠的顏色逐漸由透明變?yōu)槲⑽l(fā)白，Z后隨看時間的增性，溶膠開始凝膠，這時,溶膠中一部分己經(jīng)凝膠，還有郵分是溶膠狀念.直至燉后，完全私膠,燒杯傾斜放置時，凝膠不發(fā)生流動.其次，有醇法制備的溶膠，存放7夭時開始溶膠.這時已經(jīng)不適合對織物進(jìn)彳了涂層整埋，而無醇法制備的洛膠II到60