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有机硅聚合物是特种高分子材料,具有耐热、耐辐射、耐腐蚀、憎水、透明等性质;铝溶胶具有胶粘性、吸附性、稳定性等优点。它们掺杂后可同时展现出有机硅材料和铝溶胶的优异性能,在新型化工体系中具有很强的应用价值。本论文主要研究乙醇体系中高浓度铝溶胶、有机硅增透涂料以及硅/铝耐磨复合涂料的制备和性能研究,具体内容如下: 1.利用无水氯化铝在醇体系下水解的方法制备了浓度较高的铝溶胶。通过浓度的滴定,红外光谱,Zeta电位和粒径等方法对样品进行表征。结果表明实验所制备的铝溶胶浓度能达到13%以上(通常工业生产的浓度只有5%左右),并能在常温下稳定放置半个月以上;溶胶中以氧化铝胶体为主要成分,其结合键为Al-O;体系的酸度影响溶胶的Zeta电位和稳定性,同时水的加入量影响胶体颗粒的大小。最后对溶胶成膜后的表面进行SEM分析,发现其表面平整,没有明显的裂纹存在,说明铝溶胶具有优良的成膜性能,可以用于工业生产。 2.采用第一部分制备的高浓度铝溶胶和有机硅烷制备了复合耐磨涂料。通过对加入不同质量铝溶胶的涂料涂膜进行稳定性、耐磨性和硬度测试,表明增大溶胶的量可以提高涂膜的硬度和耐磨性,但涂料的存储稳定性有所下降。对涂料涂膜进行FT-IR光谱分析,发现铝溶胶与硅醇结合,形成Al-O-Si相互交联的聚合物。随后探讨了硅烷种类对涂料的性能影响,发现甲基三乙氧基硅烷占硅烷总量的60%时,涂膜的硬度比较理想。最后发现随着反应温度的升高,涂膜硬度有所增大,但涂料的存储稳定性下降。由于此涂料具备有机硅和铝溶胶的优异性能,有望在工业中得到广泛应用。 3.以甲基三乙氧基硅烷(MTES)和正硅酸乙酯(TEOS)等硅烷制得了有机硅增透涂料。探讨了溶剂中水的用量和有机胺的加入量对涂料的稳定性、涂料成膜后的增透效果、固化程度等的影响,以及原料中硅烷的配比对涂料固化后硬度的影响。结果表明,增加水的量能提高涂膜的增透性但会使它的光滑度下降;硅烷与有机胺的物质的量之比为4:1,且硅烷中R基与Si原子的物质的量之比(R/Si)为0.7-0.8时,涂层的增透性和硬度比较理想。对涂料成膜的影响因素进行试验,发现体系的反应温度为50℃最为理想,同时涂覆时环境应保持低湿度和高洁净度。由于此涂料的制备方法简单,增透效果明显,有望在光学材料中得到应用。