溶胶凝胶法中影响溶胶的因素

• 其主要反应步骤：前驱物溶于溶剂(水或有 机溶剂)中形成均匀的溶液，溶质与溶剂产 生水解或醇解反应，反应生成物聚集成 1 nm 左右的粒子并组成溶胶，溶胶经蒸发干 燥转变为凝胶
sol-gel法工 艺流程
☆溶胶的 制备
将金属醇盐或无机盐经过水解、缩合 反应形成溶胶，或经过解凝形成溶胶， 该过程的主要影响因素有水的加入量、 pH、滴加速度、反应温度等因素。
反应液的 pH
反应液的 pH 不同，其反应机理不同，因而 对同一种金属醇盐的水解缩聚，往往产生结 构、形态不同的缩聚。
研究表明：
pH 较小时，缩聚反应速率远远大于水解反应 ，水解由 H+的亲电机理引起，缩聚反应在完 全水解前已经开始，因此缩聚物交联度低。
pH 较大时，体系的水解反应体系由[OH]-的 亲核取代引起，水解速度大于亲核速度，形 成大分子聚合物，有较高的交联度，可按具
凝胶化
具流动性的溶胶通过进一步缩聚反应形成不 能流动的凝胶体系。经缩聚反应形成的溶胶 溶液在陈化时，聚合物进一步聚集长大成为 小粒子簇，它们相互碰撞连接成大粒子簇， 同时，液相被包于固相骨架中失去流动，形 成凝胶。
陈化形成凝胶过程中，会发生 Ostward 熟化 ，即大小粒子因溶解度的不同而造成平均粒 径的增加。陈化时间过短，颗粒尺寸反而不 均匀。时间过长，粒子长大、团聚，不易形
滴加速率
醇盐易吸收空气中的水水解凝固，因此在滴加醇盐 醇溶液时，其他因素一致情况下观察滴加速率，发 现滴加速率明显影响溶胶时间。
滴加速率越快，凝胶速度也快，但速度快易造成局 部水解过快而聚合胶凝生成沉淀，同时一部分溶胶 液未发生水解最后导致无法获得均一的凝胶，所以 在反应时还应辅以均匀搅拌，以保证得到均一的凝 胶。
反应温度
☆温度升高，水解速率相应增大，胶粒分子 动能增加，碰撞几率也增大，聚合速率快， 从而导致溶胶时间缩短。 ☆较高温度下溶剂醇的挥发也加快，相当于 增加了反应物浓度，也在一定程度上加快了 溶胶速率。
但是温度升高也会导致生成的溶胶相对不稳 定，且易生成多种产物的水解产物聚合。因 此，在保证生成溶胶的情况下，尽可能在较
• 由于气凝胶中一般80%以上是空气，所以有非常 好的隔热效果，一寸厚的气凝胶相当20至30块普 通玻璃的隔热功能。
• 硅气凝胶有低声速特性，它还是一种理想的声学 延迟或高温隔音材料。是一种较理想的超声探测 器的声阻耦合材料。
参考文献
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• [4]向飞，刘颖，朱时珍，等．水基前驱体
溶胶-凝胶法中溶胶的影 响因素讨论
前 言
• 1970 年后，溶胶-凝胶法(Sol-Gel 法)作为 一种高新制造技术，受到科技界和企业界 的关注，在生产超细粉末、薄膜涂层、纤 维等材料的工艺中受到广泛应用。
• 研究溶胶-凝胶法的基本原理、工艺过程的 影响因素，总结溶胶－凝胶法的优缺点。
• 水的加入量、温度、醇盐的滴加速度、反 应液的 pH 都会影响溶胶-凝胶法的产品质
水的加入量
☆低于化学计量关系所需要的消耗量时，随着水量 的增加，溶胶的时间会逐渐缩短。 ☆超过化学计量关系所需量时，溶胶时间又会逐渐 增长。
这是因为： 加入水量少时，醇盐水解速度较慢而延长了溶胶时 间。 加水量大于化学计量，溶液相对稀释，溶液粘度下 降而使成胶困难。 按化学计量加入时，成胶的质量好，而且成胶时间
溶胶与凝胶结 构的区别
• 溶胶是具液体特征的胶体体系，分散的粒 子大小在 1～1000 nm 之间，具有流动性 ，无固定形状。
• 凝胶是具有固体特征的胶体体系，被分散 的物质形成连续的网状骨架，骨架空隙充 有液体或气体，无流动性，有• 所用的起始原料(前驱物)一般为金属醇盐， 也可用某些盐类、氢氧化物、配合物等。
气凝胶
是一种固体物质形态，世界上密度 最小的固体。当凝胶脱去大部分溶 剂，使凝胶中液体含量比固体含量 少得多，或凝胶的空间网状结构中 充满的介质是气体，外表呈固体状 ，这即为干凝胶，也称为气凝胶。
气凝胶用途
• 防弹是新型气凝胶的第二个重要用途。美国宇航 局的这家公司正在对用气凝胶建造的住所和军车 进行测试。根据试验室的试验情况来看，如果在 金属片上加一层厚约6毫米的气凝胶，那么，就算 炸药直接炸中，对金属片也分毫无伤。