表3.4 TEOS用量对二氧化硅溶胶粒径的影响
TEOS用量/% 粒径(d)/nm 多分散性指数(PDI)
1.96 94.80 0.041
5.66 110.7 0.013
9.09 114.0 0.002
16.7 960.7 0.665
图3.4 不同TEOS用量下二氧化硅溶胶粒径图(a-1.96%,b-5.66%,c-9.09%,d-16.7%)
数据结果表明:二氧化硅颗粒的粒径随着TEOS浓度的提高而增大,其原因是随着硅源浓度的增加,水解所得到的中间产物硅酸[Si(OH)x(OC2H5)n-x]的浓度增大,其缩聚速率增大,相应的二氧化硅微核的临界半径也增大,颗粒生长时间增加,致使生成的颗粒粒径增大。TEOS浓度的提高一方面会加快水解的速率,促使生成的晶核的粒径也越大。另一方面,过量的TEOS会在微核的表面沉积,增大二氧化硅微球的粒径。TEOS浓度过高也会导致反应中新核的形成,从而影响产物的单分散性,,硅源浓度的增加容易使生成的二氧化硅小球互相粘结,这可能是由于二氧化硅微核在生长过程中二次成核造成的。如果体系中的中间产物Si(0H)x(OC2H5)n-x的浓度很高,体系处于热力学不稳定状态,此时成核速率一旦超过生长速率,则容易在已经开始生长的微核表面再次成核,由此造成微球粘结的情况。综合以上分析和数据结果,TEOS用量为5.66%时为最优用量。
3.1.4 水的用量对二氧化硅溶胶粒径的影响
水的量直接在TEOS水解缩合反应中的水解步骤参加该反应,水量的大学直接影响其反应速度,从而对TEOS的成核和团聚产生影响,且水的量会改变反应体系中各个物质量的浓度,从而影响TEOS水解缩合的速率,因此,设计一组单因素实验,并测定其粒径和多分散性指数。
表3.5 水的用量对二氧化硅溶胶粒径的影响
水的用量/% 粒径(d)/nm 多分散性指数(PDI)
5.88 108.8 0.004
9.43 111.5 0.002
12.7 115.8 0.027
15.8 103.4 0.181
图3.5 不同水的用量下二氧化硅溶胶的粒径图(a-5.88%,b-9.43%,c-12.7%,d-15.8%)
数据结果表明:随着反应液中水浓度的增加,生成微球的粒径有所增加;但也发现,如果使用很高的水量后,粒径反而有所下降。这是因为,当正硅酸乙酯完全水解而且水解的速率增大时,中间产物缩聚速率也有所加快,且易于形成高交联度的产物,结果生成的二氧化硅颗粒的粒径增大,但粒径增加不多。当水量超过一定限度后,对整个溶液起了稀释的作用,反而使微粒的粒径下降,这是因为,当正硅酸乙酯完全水解而且水解的速率增大时,中间产物缩聚速率也有所加快,且易于形成高交联度的产物,结果生成的二氧化硅颗粒的粒径增大,但粒径增加不多,当水量超过一定限度后,对整个溶液起了稀释的作用,反而使微粒的粒径下降。因此,二氧化硅微球的粒径与加水量的值有密切的关系。由以上分析和数据得出,水的量在9.43%时为最优用量。
3.2二氧化硅水溶胶成膜结果
3.2.1干燥条件对成膜的影响
不同干燥条件对成膜有着巨大的影响,温度和湿度都会对溶液中水分散发的速率产生影响,也会薄膜的形态产生影响,以下是自然干燥,30℃烘箱,70℃烘箱不同的干燥条件下成膜的图片:
stober二氧化硅溶胶聚合物胶囊的制备及性能研究(10):http://www.youerw.com/yixue/lunwen_1407.html