硅溶胶-酚醛树脂复合乳液的研究+文献综述(6)
直接共混法可分为物理或化学两种方法。物理法是通过如球磨、研磨、胶体磨和超声波法等分散纳米粒子，其中超声波法效果较好。其原理是当树脂溶液进行超声波处理时，混合液中产生的空穴或气泡在声场的作用下振动。声压达一定值，空穴或气泡迅速增长，然后突然闭合，在液体局部区域产生极高的压力，导致液体分子剧烈运动，可使纳米聚集体分散成单个的颗粒或更小的聚集体，使环氧树脂充分包覆在各个纳米颗粒的表面。化学法则是通过使用偶联剂对纳米粒子的表面进行处理，加强纳米粒子与基体间的界面作用，使之达到分散的效果。通常是将两种方法结合起来制备纳米复合材料。
1.7 硅溶胶
硅溶胶是二氧化硅胶体微粒在水中均匀扩散形成的胶体溶液，又名硅酸溶液。硅溶胶有许多优良性质如大比表面积、高吸附性、高分散度（数纳米到数十纳米）、高耐火绝热性等，从其性质出发可发现以下特点：①附着在固体表面的二氧化硅胶粒可增大摩擦系数；②无需固化剂，自身可牢固地附着在固体表面并形成坚固的膜，同时成膜温度很低；③通过干燥或烧结可形成固态凝胶，因而具有一定的耐久性；④既可形成具有表面积大且均匀细孔的凝胶，又可均匀分散粉料，增加悬浮体的稳定性；⑤通过Si-OH基和吸附水，可提高润湿性和防带电性能；⑥可浸入填充到多孔性物质中，使表面平滑；⑦通过均匀混合微粒，可使有机树脂在机械、光学及电性能方面的改性增强；⑧溶胶是液状体系，能进行均相反应。
由此可以看出以硅溶胶代替二氧化硅作原料进行反应，可提高反应速度同时能使纳米 SiO2粒子很好的分散在酚醛树脂基体中更好的改善酚醛树脂的力学性能。所以本实验打算采用硅溶胶代替前面一些人采用的纳米 SiO2粒子进行改性，能有效的解决纳米 SiO2粒子的团聚问题。
硅溶胶属于胶体溶液，无臭、无毒，分子式可表示为ｍSiO2•nH2O，外观为乳白色半透明液体。
硅溶胶的胶团结构可用下面的化学式表示：
式中：m，n 很大，且 m<<n。
硅溶胶的粒子结构和表面状态如图 1.1，1.2 所示。硅溶胶粒子的内部结构为硅氧硅键（―Si―O―Si―），表面层由许多硅氧醇基（－SiOH）和羟基（－OH）所覆盖，它们同胶体溶液中存在的碱金属离子一起形成扩散双电层，粒子间的静电作用对胶体溶液的稳定起重要作用。
图1.1 硅溶胶的粒子结构
图1.2 硅溶胶的粒子表面状态
硅溶胶是具有胶体特性、质点近似球体、带负电的溶胶。ζ 电位、布朗运动及足够的溶剂阻隔三大因素赋予其聚合稳定性和动力学稳定性。然而，胶粒为介稳相，始终存在自发聚结的倾向。三大稳定因素只要有一种被削弱，它就会自动聚结，产生凝胶或聚沉。当硅溶胶凝聚成凝胶后，不可能再用加热或加溶剂的方法使之重新成为溶胶，因此是一种不可逆的胶体。
一般来说，比表面愈大，表面能也愈大。硅溶胶体系是表面能很大的不稳定体系，它有自动减少表面能的趋势，很容易由小粒子自发聚集成大颗粒，甚至形成凝胶。影响硅溶胶稳定性的因素很多，如电解质、温度、浓度、pH 及粒径等。
硅溶胶的聚合性表现为在碱性条件下粒径变大，数目减少；在酸性溶液中，且有引起絮凝的盐类时，粒子聚集成三文网状结构形成凝胶。如图1.3。
图1.3 硅溶胶的聚合行为
成品硅溶胶一般分为碱性硅溶胶和酸性硅溶胶，其中碱性硅溶胶较为稳定，使用较多。SiO2质量分数一般为10%-50%，其粒径为5-100nm，比表面积为 50-400m2/g。
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