2.4.3固含量的测试
用铝箔纸折成小盒子样,称重记录其质量为m1(精确至0.0001)将样品滴加于铝箔纸小盒子中,再测铝箔纸小盒子与样品的总质量为m2,将铝箔纸小盒子放置于100℃烘箱中,干燥3h,测其质量为m3,继续将铝箔纸小盒子放置于烘箱中进行复烘,干燥1h后,取出后自然冷却,称重记录质量为m4,m3与m4前后质量误差不得超过0.002g。每个样品平行测定三次次取平均值。
固含量(w%w)=(m4-m1)/(m2-m1)*100% (1)
2.4.4 红外光谱测试
采用TENSOR系列红外光谱仪溴化钾对纳米SiO2空心球进行吸收峰的测定。制样方法如下:将样品常温干燥后,取小部分与溴化碘1:50混合,利用模具压制成薄片。扫描基线后,放入样品薄片进行检测。
2.4.5 凝胶渗透色谱分析测试
将聚合物胶囊溶液浓度稀释至1%左右,设置色谱柱的柱温,柱压,进样器的进样量流动相选项,流速和洗脱时间等操作条件,校正仪器基线,过滤待测样品,并由进样口注入样品开始实验记录数据,实验结束,利用仪器所带的操作软件对数据进行处理,得到待测物的分子量和分子量分布曲线。
3 实验结果与讨论
3.1二氧化硅溶胶的制备结果讨论
3.1.1 氨水用量对二氧化硅溶胶粒径的影响
氨水在反应过程中起到催化反应的作用,根据碱催化原理,半径小、亲核性强的OH一,容易进攻TEOS中的硅原子使Si—OC2H5键削弱以至断裂,最终一OC2H5的位置被一OH取代并脱出乙醇完成水解反应。水解产物Si(OH)4在碱性条件下发生脱水或脱醇的聚合反应形成Si—O—Si链的交联结构,交联不断加强形成球形粒子。因此,氨水浓度大小对TEOS的水解缩合有很大的影响。因此,设计一组单因素实验,并将每个样品用粒径仪测量其粒径和多分散性指数。
表3.1 氨水用量对二氧化硅溶胶颗粒粒径的影响
氨水用量/mL 粒径(d)/nm 多分散性指数(PDI)
2 83.43 0.095
4 89.30 0.038
5 110.7 0.013
6 93.99 0.011
8 112.0 0.016
10 89.80 0.046
图3.1 不同氨水用量下二氧化硅溶胶粒径图(a-2ml,b-4ml,c-5ml,d-6ml,e-8ml,f-10ml)
数据结果表明:一般情形下二氧化硅颗粒粒径随氨水浓度的增加而逐渐增大,但是当氨水浓度过大时时,情况则相反。从试剂浓度对TEOS水解缩合相对速率的影响可知,颗粒生长是通过已水解的TEOS单体向缩合物表面聚集而完成,缩合反应速率的提高必然会导致生成更少的核心。在聚合反应的初期,由于氨水的存在,体系中存在的OH-离子不断地取代TEOS中的乙基使其发生水解反应。如果水解速度较快,则意着TEOS上被取代的乙基较多,此时的中间产物由于较少的空间位阻而更容易互相脱水缩聚,从而提高了缩聚的速度,在体系中形成可溶性的硅酸分子团,这些团体互相缩聚进一步形成SiO2微核;相反,若水解较慢,则TEOS上被取代的乙基少,此时空间位阻较大,阻止了中间产物缩聚的进行,使缩聚速度变慢,体系形成低交联度的产物,从而使成核速度较慢。在反应后期,根据颗粒生长的两种不同机理旧[28],我们认为在水解较快的系统中,在短时间内就能够形成大量的微核,颗粒生长受表面扩散的控制并且比较充分,半径应较均匀;而在水解较慢的系统中,成核应较少且后期容易形成新核,则旧核与新核由于生长机理不同,最终粒径可能较不均匀。由此可见,体系中OH一离子浓度的大小直接影响了水解和缩聚过程的进行,到了反应的后期,则会影响到二氧化硅颗粒的粒径和均匀性。在催化剂氨存在的情况下,体系中的OH一是由氨的解离提供的。显然,反应初始氨浓度的变化对最终的反应物颗粒大小有着重要影响。由于氨在水中的解离性远大于乙醇中,可以认为氨在本实验体系下的解离常数等于在水中的解离常数,根据氨的解离方程式: stober二氧化硅溶胶聚合物胶囊的制备及性能研究(8):http://www.youerw.com/yixue/lunwen_1407.html