文档介绍：西北工业大学
硕士学位论文
溶胶—凝胶法制备SiO<,2>/有机硅杂化材料及其性能研究
姓名:韩磊
申请学位级别:硕士
专业:应用化学
指导教师:张秋禹
20050301
北下业人学下学顿学位论文摘要
摘要
无机有机杂化材料是指将无机和有机材料以一定的方法键合在一起而得到
的一种新型复合材料。由于这类材料能综合无机和有机材料的优良性能于一体,
所以其在光电子产业、信息产业及其它科技领域具有广泛的应用前景。在众多
杂化材料中了有机硅杂化材料由于具有低表面能、耐高温、良好的化学稳定
性、耐水性好、光学透明等优良性能,而引起了国内外许多学者普遍的关注。
但是作为两种性能迥异的组分之间的复合产物一拼有机硅杂化材料在制备过
程中常出现分相问题,刘材料的性能产生很大的影响。因此,如何避免分相,
制备出分子级复合的杂化材料,成为材料一学领域的个重要研究课题。
本文采用一甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷〔为有
机相前驱体,正硅酸乙酷为无机相前驱体,通过溶胶一凝胶法制备出
了分子级复合的有机硅杂化材料。详细研究了无机相有机相比例、反应
介质等工艺参数对杂化材料性能的影响。用所合成的杂化材料溶胶制备出杂化
材料涂层,并对涂层的相关性能进行了研究。
在水解制备溶胶的研究中发现,不同的催化剂对反应过程、最
终产物的形态和结构有很大的影
使用酸性催化剂在反应的初始阶段有利于水解反应的快速进行,而使用
碱性催化剂在反应的初始阶段水解反应进行得较慢。
通过透射电镜观察不同催化体系下制备出的溶胶的微观形态发现,
酸性催化剂制备出的。溶胶为均相体系而碱性催化剂制备的溶胶为颗
粒状的非均相体系。工、分光光度计对不同催化体系制备的溶胶的分析
也进一步证明了上述结论。
、分光光度计、溶剂浸提法等表征手段的综合分析结果表
明,本文所制备的材料是一种分子级复合、均质透明的杂化材料。
在土述研究工作的基础上进一步深入研究了有机硅杂化材料涂层的力
学性能、热力学性能、固化性能和表面自由能与体系中含量的关系,综合
述的各项性能确定了的加入量与有机硅单体量的摩尔比为较为适
合化学稳定性试验表明所制备的杂化材料涂层具有较好的耐酸性、耐水
, 但是耐碱性不理想〕
西北业人学丁学硕一学位论文摘贾
通过对有机硅杂化材料溶胶体系的贮存稳定性和粘度的影响因素的研
究,确定了体系中催化剂的用量为,乙醇和水的用量与有机硅单体量的摩
尔比均为较为合适。
通过向杂化材料溶胶体系中引入干燥控制化学添加剂和“减小溶剂表面张
力”的方法,在非超临界的条件卜制备出较人块状的杂化材料一,为以后进一步
研究制备大块状杂化材料奠定了基础。
综几所述,本文通过溶胶一凝胶法成功地制备出有机硅分子级复合的
杂化材料,并且该杂化材料具有较好的力学性能、低表面能、较好的耐热性能
和耐化学稳定性、透光度高等优点,可望在民用、军工等领域得到应用。
关键词无机有机杂化材料,溶胶一凝胶法,正硅酸乙酚,水解,二氧化硅溶
月交,有机硅,性能
西北下业人学学位论文
两北下业人学工学硕学位论文
西北不业大学学硕十学位论文第一章文献综述
第一章绪论
无机有机杂化材料的简介
基于材料化学键的本质,即金属键、离子键和共价键,材料可以分为三大
类金属材料、陶瓷材料和高聚物材料。但是,目前这种划分的界线越来越模
糊了,因为在许多情况下材料中的化学键是三者并存的。将不同键合方式的材
料以一定的方法键合在一起,所得到的新材料称之为杂化材料二,。在这类材料中,
有一大类就是无机有机杂化材料州。
随着科学技术的发展,单一组分的材料己经不能满足实际的需要,复合化
是现代材料发展的趋势。通过两种或多种材料的功能复合、性能互补和优化,
可以制备出性能优异的复合材料。一般地,对于性能优异的材料而言,常常是
胜质差别最大的材料之间的复合,无机有机杂化材料的出现正是这一原理的具
体体现。杂化材料虽然也是两种或多种组分的复合,但由于两相间存在较强的
作用力或形成了互穿网络,微区的尺寸通常在纳米级,甚至是分子级的,所以
材料的透明度高,而传统的复合材料由于光散射而不透明。另外杂化材料的性
质不仅仅是组分性质的简单加和,而且常常表现出许多其它优良性能。
因此,作为两种性能迥异的组分之间的复合产物一无机有机杂化材料,不
仅可望综合无机材料和有机聚合物的性能,而且是制备、开发新型材料的有效
途径。但是由于无机组分和有机组分在形成温度、自由体积及玻璃化温度等方
面具有悬殊差异,常出现分相的问题,相分离的程度受各方面的影响很大。为
了避免出现分相,必须将杂化材料的混合程度由物理共馄提高到分