PDF《薄膜 制备过程中的影响因素》

竺 故钦酸丁醋的水解缩聚反应可写成川 、 .

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,・・升一一.一一・. 而赘合剂的加人在一定程度上抑制了上述水解缩聚反应 的过程 , 使反应速度平衡缓慢 当时,反应生成的溶胶不稳定 , 因为加入鳌合剂可形成 卜了..一.'

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使得所需的水的量从化学计量 降为 当过量 的水会降低空间位阻效应 , 使得胶凝时间 缩短 此外 , 钦酸丁醋中钦虽然是 四价离子但是有 个配位数当加人像冰醋酸和二 乙醇胺这样有络合能 力的溶剂中 , 会发生络合反应如 『 第期周华,徐颖,蔡丽安 纳米 薄膜制备过程中的影响因素 其结果是有效地阻止 了已水解的钦酸丁醋的进一步缩聚 , 延长了凝胶化时间 二 乙醇胺除了极性大于 冰 醋酸 , 还是一种双齿的络合剂 , 络合效应和位阻效应均很大 , 所 以加入二 乙醇胺体系 , 虽然 值大于 , 但是体系不会发生 白色沉淀而且得到透明的凝胶 , 凝胶化时间明显延长 采用二 乙 醇胺 浓盐酸 , 可得 到较稳定的溶胶 , 其中盐酸不参与反应 , 只是起到稳定剂的作用 乙醇量对胶体的影响 乙醇量对胶体的稳定性影 响很大 , 乙 醇作为溶剂 , 起着分散 作用 , 使 分散均 匀,并增大其流动性 , 随着乙醇量 的增加 , 胶凝时间延长 , 因为乙 醇不但抑制水解反应 , 还会发生醋醇解 反应 另外 , 若乙醇量过多 , 钦酸丁醋 的浓度降低使得 单体很难接触 , 交联成键 的可 .匕 .、,入二'

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二、气八太明显 , 多余的乙醇溶剂冲淡 了钦酸盐的浓度 , 在一定程度上抑制了水解反应 水解温度对胶凝 时间的影响 表不同温度时胶凝时间的情况 温度 时间 以上 很快出现沉淀 ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ 由表 可知 , 水解温度越高 , 胶凝时间越短 , 溶胶越不稳定 水解温度超过 ℃时,胶体极不稳定 、 极易聚沉 , 从而导致胶凝化 , 这是因为温度越高 , 水解反应速率越大 , 反应越不 易控制 , 从而 大大缩短 了 胶凝时间 再则 , 温度升高 , 缩聚产物碰撞频繁 , 粒子 团聚几率增大 , 进一步缩聚反应更有可能 , 而温度太 低,导致胶凝化时间过长 综合考虑取反应温度为 ℃ 烧结条件对膜质最的影响 烧结处理对膜 的完整性的影 响很大 , 直接烧结使膜产生破裂现象严重 , 这是 由于膜不 均匀收缩产生 的后果 在温度低时 , 水的饱和蒸汽压极低 , 溶胶中水分及有机物挥发速度慢 , 从而保证 了膜的完整性 随着温度的升高 , 溶剂挥发速度快 , 当凝胶膜 内层 的溶剂不 能完全补偿表层溶液 的挥发时 , 首先在膜表 面出现固 一液一气界面 , 产生 毛细管力 , 这样在膜的内外层产生压力差 , 同时对 于相 互 临近 的孔 径不 同 的气孔 , 毛细管力将产生不 同的应力 , 应力差导致膜的开裂 因此在溶剂挥发过程 中一 定要严格控制升 温速率 , 保证产生尽可 能小的应力差 此外 , 为削弱烧结过程对膜质量 的影响 , 加人 以防止膜开裂 主要是 由于加人 后,减小 了 毛细管力 , 对于一个半径为 的柱状毛细管 , 其毛细管力 尸 有以下 . 公式表达 〕 尸二―式中为液气界面 的表面张力 , 为润湿角 由公式 可看出 尸与表面张力 成正 比,气孔半径 成反 比,但加人 后会使膜的平均孔径 增大 , 溶胶中含有 时,凝胶膜在加热过程 中,最先将挥发掉 的是水和醇 , 然后 才是有较高沸点的 ℃ 而 液体的表面张力 可水可混合液要小的多 , 综合上述两点均减少毛 细管力 , 因此制得 的膜较为完整 提拉条件对膜的影响 上海师范大学学报 然科学版 年 均匀的提拉速度是保证膜表面均匀的前提 , 若膜不均匀则各处的应力不均 , 使膜产生破裂 此外 , 单 层膜厚与孔洞率及 的颗粒度受溶胶的浓度 、 粘度及提拉速度的影响较大 , 在其他条件相 同的情况 下,溶胶的浓度 、 粘稠度越大 , 凝结时间越短 , 成膜越厚 '