有機硅多孔材料的結構調控及性能研究.pdf

1、隨著材料科學的逐步發(fā)展,人們越來越關注多孔納米材料。多孔材料具有高孔隙率、低密度、高比表面積、低熱導率等特點。同時,有機硅多孔材料在隔熱材料、吸附材料等領域有著重要的應用。然而由于其高脆性,低強度等因素限制了其應用范圍,本論文將通過摻雜耐高溫填料的方法來克服這一缺點,選擇三種無機氧化物作為增強體進行分析研究。
　　本文以甲基硅樹脂為前驅體,使用氨水為催化劑進行催化縮聚,研究了催化劑濃度、凝膠時間、溫度等凝膠反應條件對所制備的甲基硅

2、多孔材料結構和性能的影響。使用掃描電鏡(SEM)、N2吸附的方法對甲基硅多孔材料進行表征,結果表明,氨水濃度越高形成的孔結構越致密,當氨水濃度為5mol/L時,樣品的比表面積最大為409.58m2/g。從傅里葉變換紅外光譜(FTIR)和29Si核磁(29Si-NMR)的結果可知甲基硅多孔材料由Si-O-Si為骨架的主鏈結構組成,Si-CH3的結構使樣品具有較好的疏水性能。高溫300℃處理后,甲基硅塊體材料發(fā)生碎裂,對高溫300℃后樣品進

3、行FTIR和29Si-NMR的測試,結果表明,高溫后樣品的Si-C鍵發(fā)生斷裂。多孔材料對有機溶劑的吸附量為自身的3~4倍,對水的吸附量為0。
　　分別采用Al2O3、ZrO2、TiO2為增強體,與甲基硅樹脂進行液相摻雜,分析摻雜不同含量的增強體對多孔材料結構的影響。采用X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)、FTIR、29Si-NMR、TG等手段對摻雜填料后的樣品進行分析。TG以及熱處理結果表明,摻雜填料后,樣品的耐高溫性能均有

4、提高,摻雜Al2O3、ZrO2的樣品在400℃煅燒30min后都可以保持完整的塊體結構,而摻雜TiO2的樣品在高溫500℃煅燒30min后仍可以保持完整的塊體結構,說明摻雜TiO2的樣品具有良好的熱穩(wěn)定性。進一步通過XRD以及TEM對摻雜TiO2的樣品進行分析,摻雜15％TiO2-甲基硅干凝膠在高溫1000℃處理后,為銳鈦礦和金紅石的混合晶型,而純二氧化鈦600℃處理后由銳鈦礦完全轉化為金紅石,說明摻雜TiO2樣品抑制了高溫后TiO2晶