stober二氧化硅溶胶聚合物胶囊的制备及性能研究(8)
2.4.3固含量的测试
用铝箔纸折成小盒子样，称重记录其质量为m1（精确至0.0001）将样品滴加于铝箔纸小盒子中，再测铝箔纸小盒子与样品的总质量为m2，将铝箔纸小盒子放置于100℃烘箱中，干燥3h，测其质量为m3,继续将铝箔纸小盒子放置于烘箱中进行复烘，干燥1h后，取出后自然冷却，称重记录质量为m4,m3与m4前后质量误差不得超过0.002g。每个样品平行测定三次次取平均值。
固含量（w%w）=（m4-m1)/(m2-m1)*100% （1）
2.4.4 红外光谱测试
采用TENSOR系列红外光谱仪溴化钾对纳米SiO2空心球进行吸收峰的测定。制样方法如下：将样品常温干燥后，取小部分与溴化碘1:50混合，利用模具压制成薄片。扫描基线后，放入样品薄片进行检测。
2.4.5 凝胶渗透色谱分析测试
将聚合物胶囊溶液浓度稀释至1%左右，设置色谱柱的柱温，柱压，进样器的进样量流动相选项，流速和洗脱时间等操作条件，校正仪器基线，过滤待测样品，并由进样口注入样品开始实验记录数据，实验结束，利用仪器所带的操作软件对数据进行处理，得到待测物的分子量和分子量分布曲线。
3 实验结果与讨论
3.1二氧化硅溶胶的制备结果讨论
3.1.1 氨水用量对二氧化硅溶胶粒径的影响
氨水在反应过程中起到催化反应的作用，根据碱催化原理，半径小、亲核性强的OH一，容易进攻TEOS中的硅原子使Si—OC2H5键削弱以至断裂，最终一OC2H5的位置被一OH取代并脱出乙醇完成水解反应。水解产物Si(OH)4在碱性条件下发生脱水或脱醇的聚合反应形成Si—O—Si链的交联结构，交联不断加强形成球形粒子。因此，氨水浓度大小对TEOS的水解缩合有很大的影响。因此，设计一组单因素实验，并将每个样品用粒径仪测量其粒径和多分散性指数。
表3.1 氨水用量对二氧化硅溶胶颗粒粒径的影响
氨水用量/mL 粒径（d）/nm 多分散性指数（PDI）
2 83.43 0.095
4 89.30 0.038
5 110.7 0.013
6 93.99 0.011
8 112.0 0.016
10 89.80 0.046
图3.1 不同氨水用量下二氧化硅溶胶粒径图(a-2ml，b-4ml，c-5ml，d-6ml，e-8ml，f-10ml）
数据结果表明：一般情形下二氧化硅颗粒粒径随氨水浓度的增加而逐渐增大，但是当氨水浓度过大时时，情况则相反。从试剂浓度对TEOS水解缩合相对速率的影响可知，颗粒生长是通过已水解的TEOS单体向缩合物表面聚集而完成，缩合反应速率的提高必然会导致生成更少的核心。在聚合反应的初期，由于氨水的存在，体系中存在的OH-离子不断地取代TEOS中的乙基使其发生水解反应。如果水解速度较快，则意着TEOS上被取代的乙基较多，此时的中间产物由于较少的空间位阻而更容易互相脱水缩聚，从而提高了缩聚的速度，在体系中形成可溶性的硅酸分子团，这些团体互相缩聚进一步形成SiO2微核；相反，若水解较慢，则TEOS上被取代的乙基少，此时空间位阻较大，阻止了中间产物缩聚的进行，使缩聚速度变慢，体系形成低交联度的产物，从而使成核速度较慢。在反应后期，根据颗粒生长的两种不同机理旧[28]，我们认为在水解较快的系统中，在短时间内就能够形成大量的微核，颗粒生长受表面扩散的控制并且比较充分，半径应较均匀；而在水解较慢的系统中，成核应较少且后期容易形成新核，则旧核与新核由于生长机理不同，最终粒径可能较不均匀。由此可见，体系中OH一离子浓度的大小直接影响了水解和缩聚过程的进行，到了反应的后期，则会影响到二氧化硅颗粒的粒径和均匀性。在催化剂氨存在的情况下，体系中的OH一是由氨的解离提供的。显然，反应初始氨浓度的变化对最终的反应物颗粒大小有着重要影响。由于氨在水中的解离性远大于乙醇中，可以认为氨在本实验体系下的解离常数等于在水中的解离常数，根据氨的解离方程式：
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