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《武汉理工大学》 2010年
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硅溶胶硅酸钾(钠)混合物体系稳定性及微量热热动力学

田和保  
【摘要】:研究了作为单组分涂料基料的硅溶胶与硅酸钾(钠)混合的混合物的室温放置稳定性,并用粒径测量、pH测量和等温热导微量热法对其作了表征。结果表明,含小的纳米(粒径在19.0 nm以下)胶体二氧化硅粒子的混合物以及当混合化学反应完全时的总焓变(总焓变为1.6234-3.3882 J)大的混合物稳定性好,稳定性受硅酸钾(钠)模数、硅溶胶在混合物中占的相对重量百分比(硅溶胶占53、65、75、85 wt%)、混合操作条件、原材料规格、温度、pH值、二氧化硅浓度、钾和钠离子、有机硅和硅烷偶联剂之类的稳定剂、高分子乳液、增稠剂与分散剂的合理搭配等等因素影响。加了适当稳定剂的该混合物稳定存放时间大大延长。最后再加入苯丙乳液配制成的基料在室温下可存放至少7个月以上。选择了助剂和颜填料,初步配制成的涂料所形成的膜具有光滑坚硬的特点。 等温热导微量热法对于二氧化硅聚合反应是一种全新的表征方法,在25°、35°和45℃及搅拌条件下,采用该方法研究了硅溶胶与硅酸钾(钠)的混合过程。结果表明,硅溶胶与硅酸钾(钠)混合时立刻发生了不是酸碱中和而是二氧化硅溶解和聚合的化学反应并产生了热效应,热效应受温度、硅溶胶所占的相对重量百分比、钾和钠离子等因素的影响。其聚合反应的特征是反应级数从低到高、时刻都在快速不断变化;焓变随着温度升高而增大;当硅溶胶和硅酸钾里的二氧化硅低聚化反应处在3.0的反应级数时,反应速率常数在25.0℃最大,为1.22×10-4mol-2dm6s-1;二氧化硅单体低聚化可以分为两个温度区,在25.0°-35.0℃温度区,聚合反应快,在35.0°-45.0℃温度区,聚合反应慢。这两个温度区反映了两个阶段的低聚化反应,并且以两步阴离子机理形成了不同的低聚物。高温有利于环状和大的胶体二氧化硅粒子的形成,而低温所产生的是线性和支链的低聚物,低温形成的硅溶胶与硅酸钾的混合物更稳定。纳米胶体二氧化硅粒子的形成分为三个阶段。第一个阶段,硅溶胶与硅酸钾(钠)混合,pH值发生改变,硅溶胶和硅酸钾(钠)中的胶体粒子溶解,此为热谱曲线上的第1段。第二个阶段,混合物中的二氧化硅单体(原硅酸)聚合,不断生成二聚体、三聚体等等低聚物以及增长的二氧化硅胶体粒子,反应速率不断变小,直至反应完成,此为热谱曲线上的第2段。在这一阶段,硅溶胶的两个粒径分布(由强度)峰发生改变,硅酸钾(钠)里的“活性硅”再沉积到硅溶胶重新排列的粒子上,形成与原硅溶胶和硅酸钾(钠)都不同的新的粒径分布。硅溶胶所占的份额越多,热谱曲线峰越高,焓变越大,其混合物所形成的胶体二氧化硅粒子是小粒径的,反之则是大粒径的。小粒子形成增强的粒子间硅氧键,发展成凝结程度高的纤维状的并具有大的拉伸强度和好的耐水性的结构网络,但是,所形成的凝胶干燥后会开裂。第三阶段,粒子之间进行聚集,热效应很小,此为热谱曲线上的第3段。粒径测量观察到的是热谱曲线第2段的后面部分和第3段全部,这些部分在粒径分布统计图(由强度)上可以定性地指定为粒径在100 nm以下的基本粒子、100 nm以上至几百nm的由基本粒子增长而成的大的胶体粒子和1000 nm左右及以上的二氧化硅单体和低聚物等成分三个部分。微量热法、粒径和pH值测量结合,可以全面完整地观察硅溶胶和硅酸钾(钠)的混合及其陈化过程,为涂料配方设计和涂料研制提供了理论指导。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TQ630.4

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 崔学军;高性能含氟乳液的合成及水性含氟涂料耐沾污性建模[D];吉林大学;2008年
【参考文献】
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1 瞿金东;彭家惠;陈明凤;张华洁;黄新丽;徐丽娜;;核壳乳液的制备及其在耐沾污外墙涂料中的应用[J];东南大学学报(自然科学版);2005年S1期
2 邹侯招,徐峰;抗沾污仿瓷涂料的研制与开发[J];房材与应用;2001年02期
3 侯云芬,蔡光汀,陈家珑,路宏波;建筑物外墙涂料饰面层的劣化分析及对策[J];房材与应用;2004年01期
4 瞿金东;彭家惠;陈明凤;黄新丽;夏娟;张华洁;;Nano-SiO_2/丙烯酸酯核壳乳液制备及外墙涂料耐沾污性[J];重庆大学学报(自然科学版);2007年12期
5 陈平,纳鹏君,毛学峰,何天稀,马骞,王柱命,刘惠琳,侯经国;反相高效液相色谱测定敦煌壁画胶结材料中氨基酸[J];分析测试技术与仪器;2002年02期
6 邓前军;纳米SiO_2对丙烯酸酯外墙涂料的改性[J];广东化工;2005年03期
7 张人韬;含氟乳胶及纳米材料在建筑涂料中的应用研究[J];国外建材科技;2004年04期
8 田华;陈连喜;刘全文;;硅溶胶的性质、制备和应用[J];国外建材科技;2007年02期
9 周向东,钟明强,张纬武;纳米硅溶胶、苯丙复合乳液的合成及性能研究[J];化工新型材料;2005年07期
10 王叶;肖新颜;万彩霞;;自洁功能外墙涂料的研究及应用[J];化工新型材料;2008年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 崔学军;高性能含氟乳液的合成及水性含氟涂料耐沾污性建模[D];吉林大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 夏娟;外墙乳胶涂料的耐沾污性研究[D];重庆大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王赟;;硅丙乳液用于土遗址加固保护的研究及新配方[J];四川建筑科学研究;2011年04期
2 刘福林;;仿生学发展过程的分析[J];安徽农业科学;2007年15期
3 董汇泽;杨君丽;李会山;;超声辅助光催化对川西獐牙菜种子萌发能力的影响[J];安徽农业科学;2010年31期
4 陈立德;刘新桃;蒋盛岩;危兆安;张咋如;;龙牙百合花氨基酸含量的柱前衍生OPA-HPLC法测定[J];安徽农业科学;2011年18期
5 刘晓梅;马嘉琦;张婧;郑红;冯虎元;;等温微量热法在土壤微生物研究方面的进展[J];冰川冻土;2008年04期
6 侯云芬;周文娟;路宏波;;粉煤灰基矿物聚合物混凝土性能研究[J];北京建筑工程学院学报;2008年01期
7 S. Detphan;P. Chindaprasirt;;Preparation of fly ash and rice husk ash geopolymer[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2009年06期
8 ;Relationship between the microstructure and reaction performance of aluminosilicate[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2010年01期
9 Ubolluk Rattanasak;Prinya Chindaprasirt;Prasert Suwanvitaya;;Development of high volume rice husk ash alumino silicate composites[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2010年05期
10 Sakonwan Hanjitsuwan;Prinya Chindaprasirt;Kedsarin Pimraksa;;Electrical conductivity and dielectric property of fly ash geopolymer pastes[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王科林;牛家嵘;陈克宁;;TiO_2涂层织物的隔热性能及其影响因素[A];“润禾杯”第八届全国印染后整理学术研讨会论文集[C];2011年
2 黄忠信;陳志賢;張瑜文;;水库淤泥无机聚合膠结材[A];2009年度海峡两岸工程力学研讨会论文集[C];2009年
3 张煜;;水性涂料在电力机车与城轨车辆上应用的现状及发展趋势[A];第十四届全国涂料涂装技术信息交流会暨交通用涂料涂装技术研讨会论文集[C];2011年
4 李硕;彭小芹;贺芳;黄滔;;地聚合物胶凝材料的性能研究[A];2007高技术新材料产业发展研讨会暨《材料导报》编委会年会论文集[C];2007年
5 瞿金东;彭家惠;陈明凤;张华洁;黄新丽;徐丽娜;;核壳乳液的制备及其在耐沾污外墙涂料中的应用[A];2005年全国博士生学术论坛(土木建筑学科)论文集[C];2005年
6 贾德昌;何培刚;;矿聚物及其复合材料研究进展[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文集(二)[C];2007年
7 周爱国;程春久;;地聚合物的制备与应用[A];中国硅酸盐学会水泥分会首届学术年会论文集[C];2009年
8 王晴;周宝玉;张崇燕;隋智通;;无机矿物聚合物混凝土界面过渡区影响因素的研究[A];中国硅酸盐学会水泥分会首届学术年会论文集[C];2009年
9 韩要丛;崔学民;刘海峰;张尚;唐洁;张伟鹏;;地质聚合物材料聚合机理研究及应用[A];南方七省(区)硅酸盐学会第25届学术交流年会论文集[C];2007年
10 樊武厚;张廷有;但卫华;李正军;;纳米SiO_2/丙烯酸树脂复合乳液的耐刮伤性研究进展[A];2010年全国皮革化学品会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 田立朋;单质硅粉氧化法制备二氧化硅溶胶及其应用特性研究[D];山东科技大学;2010年
2 王强;基于有机硅低表面能防污涂料的合成及其防污应用性能研究[D];中国海洋大学;2010年
3 赵永超;以聚合物乳液为成膜物的特性涂料的制备及其应用研究[D];吉林大学;2011年
4 刘洋;过渡元素掺杂ZnO稀磁半导体的制备及性质研究[D];江苏大学;2011年
5 金漫彤;地聚合物固化生活垃圾焚烧飞灰中重金属的研究[D];南京理工大学;2011年
6 廖文波;聚丙烯酸酯/纳米SiO_2杂化乳液和涂膜的制备与性能[D];华南理工大学;2011年
7 袁美蓉;热浸镀锌层表面硅酸盐转化膜的研究[D];华南理工大学;2011年
8 陈伟宏;用无机胶粘贴碳纤维布加固混凝土梁受力性能试验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 何培刚;C_f/铝硅酸盐聚合物及其转化陶瓷基复合材料的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
10 徐永亮;防治煤自燃的悬砂胶体研究[D];中国矿业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 庞宇;纳米TiO_2的表面改性及其对聚氨酯涂层耐蚀性能的影响[D];南昌航空大学;2010年
2 陈凯;纳米CaCO_3改性聚丙烯酸酯乳液胶粘剂的研究[D];浙江理工大学;2010年
3 方小兵;纳米SiO_2粉体/聚丙烯酸酯复合乳液的制备及性能研究[D];浙江理工大学;2010年
4 李明亮;碳化硅基热电材料的制备及性能研究[D];郑州大学;2010年
5 高良秋;溶胶—凝胶法制备NiCuZn铁氧体薄膜和粉体的研究[D];兰州大学;2010年
6 邢振影;脱硫渣在粉煤灰加气混凝土中的应用研究[D];河北工程大学;2010年
7 黄静红;荧光溶胶复合体系研制及其性能研究[D];江南大学;2010年
8 汤红池;甲醇气相脱水制二甲醚的催化剂研究[D];华东理工大学;2011年
9 彭敏;丙烯酸酯乳液胶粘剂的研究[D];华东理工大学;2011年
10 周一新;VAc/BA/NaAA共聚改性乳液的合成、性能及应用研究[D];华东理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈师,吉静;高SiO_2含量硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液的制备[J];北京化工大学学报(自然科学版);2005年03期
2 何彩霞;(非/阴离子型)混合乳化剂对丙烯酸酯乳液聚合的影响[J];北京教育学院学报;1994年02期
3 于向阳,程继健,杜永娟;TiO_2光催化抗菌材料[J];玻璃与搪瓷;2000年04期
4 李金桂;钢铁构件表面上的无机富锌涂层[J];中国表面工程;2003年05期
5 潘莹,宋维;表面润湿作用对涂膜形成过程的影响[J];表面技术;1997年06期
6 赵金榜;21世纪的涂料工业展望[J];船舶;2001年01期
7 黄金球;唐超群;马新国;胡连峰;薛霞;周文斌;;电场对TiO_2纳米膜光催化性能的影响[J];催化学报;2006年09期
8 陈湘南;氟聚合物涂料的开发动向[J];材料保护;2000年01期
9 夏正斌,涂伟萍;水性金属防护涂料的研究进展[J];材料保护;2003年04期
10 刘兰轩;刘秀生;李承樵;兰家勇;;自清洁型氟碳涂料的研究[J];材料保护;2006年10期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 林宣益;;外墙乳胶漆的耐沾污性[A];环保型涂料及涂装技术研讨会论文集[C];2000年
2 郑公劭;;外用乳胶漆的耐沾污性及其测试[A];环保型涂料及涂装技术研讨会论文集[C];2000年
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1 赵恒义 ,王建明;废弃硅溶胶型壳的回收利用[J];特种铸造及有色合金;2004年02期
2 籍君豪;;低温蜡-硅溶胶型壳的应用实践[J];特种铸造及有色合金;2007年04期
3 陈冰,张建平;硅溶胶型壳干燥过程的控制[J];现代铸造;1981年03期
4 许云祥 ,鲁蕊 ,李磊;硅溶胶的胶团结构和干燥胶凝过程——对硅溶胶型壳的几点认识之一[J];特种铸造及有色合金;2004年02期
5 许云祥,鲁蕊,李磊;硅溶胶型壳的制壳工艺参数——对硅溶胶型壳的几点认识之二[J];特种铸造及有色合金;2004年03期
6 赵恒义;硅溶胶型壳铸钢件表面沟槽形成原因[J];特种铸造及有色合金;2004年04期
7 袁新强;曾明;徐道芬;;快干硅溶胶型壳的胶凝快干机理探讨[J];铸造;2006年10期
8 籍君豪;;改善硅溶胶型壳脱壳性能的有效途径[J];特种铸造及有色合金;2010年03期
9 郭馨;李晓阳;吕志刚;崔旭龙;王长明;;硅溶胶型壳经高温作用后的形态和强度变化[J];特种铸造及有色合金;2011年07期
10 刘朝晖;王强;;硅溶胶型壳脱壳性能的改良方法[J];热加工工艺;2013年11期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 田和保;硅溶胶硅酸钾(钠)混合物体系稳定性及微量热热动力学[D];武汉理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 袁新强;硅溶胶陶瓷型的研究[D];西华大学;2007年
2 王钊;基于硅溶胶的陶瓷型制备工艺优化研究[D];昆明理工大学;2012年
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