酸性超細(xì)硅溶膠的制備、穩(wěn)定性及其對(duì)陶瓷表面修飾應(yīng)用研究.pdf

1、按照硅溶膠的不同pH值可分為：酸性、中性以及堿性硅溶膠。而在硅溶膠的眾多產(chǎn)品中，則有一種粒徑大小在5nm左右的硅溶膠稱之為超細(xì)硅溶膠，其在某些領(lǐng)域的應(yīng)用效果其他產(chǎn)品難以取代的。
　　由于酸性超細(xì)硅溶膠具有納米特性，其成分與陶瓷坯體具有相似相容性，有利于陶瓷坯體的燒成。本課題率先將制得的酸性超細(xì)硅溶膠用于陶瓷表面修飾。經(jīng)酸性超細(xì)硅溶膠表面修飾過的陶瓷具有良好的抗污、易潔性能，與以往傳統(tǒng)方法相比，此法直接將酸性超細(xì)硅溶膠涂敷于陶瓷坯體

2、表面后燒結(jié)，不改變?cè)械臒Y(jié)工藝，成本較低，而且燒成后的陶瓷燒結(jié)體的外觀顏色、色澤無任何變化。
　　本研究利用溶膠-凝膠法，以正硅酸乙酯(TEOS)為原料，乙醇為溶劑，硝酸為催化劑，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）為添加劑，制備出酸性超細(xì)硅溶膠。以酸性超細(xì)硅溶膠的粒徑及固含量為指標(biāo)進(jìn)行探討，通過改變水浴反應(yīng)溫度、水浴反應(yīng)時(shí)間、n(EtOH)：n(TEOS)、n(H2O)：n(TEOS)、n(PVP)：n(TEOS)等，篩選出最佳實(shí)驗(yàn)工藝為

3、n(TEOS)：n(EtOH)：n(H2O)：n(PVP)=1：6：8：5％，水浴反應(yīng)溫度為80℃，水浴反應(yīng)時(shí)間為3h。制備出的產(chǎn)品規(guī)格為：SiO2%為9.8左右，粒徑為4.6nm左右， pH值為2，粘度為6.4mPa.s，穩(wěn)定期為3個(gè)月。
　　通過單因素和正交實(shí)驗(yàn)共同對(duì)酸性超細(xì)硅溶膠穩(wěn)定性的影響因素進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：乙醇與正硅酸乙酯的摩爾比最為顯著，隨著體系中n(EtOH)：n(TEOS)的增大，凝膠時(shí)間逐漸延長，即溶膠體

4、系的穩(wěn)定性增強(qiáng)。隨著PVP加入量的增加、水加入量的增加、pH值的增大及反應(yīng)時(shí)間的延長，凝膠時(shí)間均是先延長后縮短。得出的最佳實(shí)驗(yàn)工藝為n(TEOS)：n(EtOH)：n(H2O)：n(PVP)=1：14：8：5%，水浴反應(yīng)溫度為80℃，水浴反應(yīng)時(shí)間為3h。
　　從涂覆次數(shù)和酸性超細(xì)硅溶膠的固含量兩方面入手對(duì)陶瓷樣品的吸水率、表面易潔性和表面抗污性進(jìn)行探討，確定了最佳涂覆工藝。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，最佳涂覆工藝為：涂覆次數(shù)為四次，酸性超細(xì)硅溶