基于材料設計的納米溶膠薄膜固化過程控制方法技術

本發(fā)明專利技術公開了對納米溶膠薄膜固化過程控制的方法，是一項材料表面改性的關鍵技術。本發(fā)明專利技術專利公開的溶膠薄膜固化過程控制的方法，是應用材料設計技術，對溶膠薄膜固化過程中單體種類和單體交聯(lián)的物理化學反應進行設計和控制，進而使得納米溶膠的凝膠過程、固化過程、固化溫度和凝膠固化速度能夠在預先設計的區(qū)間內得到有效控制的方法。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

在本專利技術公開的內容屬于材料科學范疇，涉及納米技術、材料表面改性技術和薄膜技術等

技術介紹
應用溶膠薄膜方法對材料表面進行改性，是材料科學領域受到廣泛重視的一個方向，相關基礎研究已經有大量的工作，但是對于溶膠薄膜實際應用，還有許多關鍵性難題有待解決；溶膠薄膜的固化是溶膠薄膜材料表面改性的一個關鍵技術，其關乎該項技術實際應用的可行性，涉及到基體材料的性能、溶膠的性能和凝膠過程中發(fā)生的物理化學反應。溶膠凝膠:溶膠是指通過水解和聚合作用，形成的有機或無機的納米或微米級的粒子，這些粒子通常帶有電荷，并由于電荷作用，吸附一層溶劑分子，形成由溶劑包覆的納米或微米粒子，即膠體粒子，這些膠體粒子由于帶有電荷而相互排斥，從而能以懸浮狀態(tài)存在于溶劑中，即形成溶膠；膠體粒子由于失去電荷，或者包覆在外圈的溶劑層被破壞，膠體粒子發(fā)生聚合，溶膠發(fā)生固化即形成凝膠。溶膠薄膜是由溶膠組成中的各種有機或無機分子經過化學鍵結合，成為網(wǎng)狀或者層狀結構的交聯(lián)體，溶膠中溶劑揮發(fā)，溶膠經過凝膠固化，形成固體薄膜，附著在基體材料表面。 常用的溶膠薄膜固化有加熱固化和光固化兩種，對于不同的產品、不同的基體材料、不同的生產工藝和不同的生產設備，需要采用不同的固化方法，并要求適應基體材料的特征，本專利技術應用了材料設計技術，針對不同的情況設計并控制溶膠固化過程，所公開的方法經過實際生產檢驗，是行之有效的。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術公開的方法，核心內容是應用材料設計技術，對溶膠薄膜固化過程中單體交聯(lián)的物理化學反應、溶膠薄膜固化溫度、溶膠薄膜固化速度等進行有效控制，進而對溶膠薄膜固化過程進行有效控制。本專利技術公開的對溶膠薄膜固化過程的控制方法，首先是應用材料設計技術，設計溶膠中各種單體的化學組成和結構，確保單體之間能夠發(fā)生交聯(lián)反應，同時通過交聯(lián)反應形成化學鍵類型的選擇和設計，調節(jié)和設計溶膠薄膜固化溫度。本專利技術公開的對溶膠薄膜固化過程的控制方法，通過構建溶膠薄膜固化溫度與單體化學計量和單體玻璃化溫度之間關系模型，以此數(shù)學模型為基礎，通過模擬實驗和計算，設計溶膠薄膜固化溫度區(qū)間。本專利技術公開的對溶膠薄膜固化過程的控制方法，通過溶膠酸堿度的調節(jié)、膠體粒子螯合或表面包覆，以及結合有機分子等方法，使得溶膠中的膠體粒子具有足夠的穩(wěn)定性，進而使溶膠能夠在攝氏-40度至60度的自然界溫度范圍內保持至少90天的穩(wěn)定；在攝氏60度至600度范圍內發(fā)生交聯(lián)反應，并且可以根據(jù)實際生產的要求，設計交聯(lián)反應的溫度區(qū)間和交聯(lián)反應速度。本專利技術公開的對溶膠薄膜固化過程的控制方法，應用材料設計技術合成復合引發(fā)劑作為交聯(lián)反應的催化劑，一方面通過選擇和調節(jié)復合引發(fā)劑的半衰期溫度，控制復合引發(fā)劑的有效劑量，進而控制交聯(lián)反應發(fā)生的溫度區(qū)間，另一方面，通過調節(jié)復合引發(fā)劑的添加量和半衰期溫度，共同控制交聯(lián)反應速度。本專利技術公開的對溶膠薄膜固化過程的控制方法，還包括了應用材料設計技術，通過選擇和設計溶膠中溶劑的種類和配比，構成復合溶劑，復合溶劑能夠在設定的溫度區(qū)間，揮發(fā)掉設定的數(shù)量，從而達到對溶膠薄膜固化過程調節(jié)和控制的目的。實施例一，聚碳酸酯樹脂的玻璃化溫度較低，通常在攝氏130度至140度就發(fā)生軟化變形，用于聚碳酸酯樹脂表面改性的納米溶膠薄膜要求在較低的溫度固化，以避免聚碳酸酯樹脂材料的軟化變形，本實施例是一種在攝氏100度至110度快速固化的、用于聚碳酸酯樹脂表面改性的納米溶膠薄膜，納米溶膠固化過程通過以下步驟進行設計和控制: 1)設計和選擇使用乙醇、異丙醇、水和乙酸乙酯配制的復合溶劑； 2)設計和選擇使用甲基丙烯酸酯類單體或氨基樹脂單體，或者兩者的復合單體進行交聯(lián)反應； 3)設計和選擇使用半衰期溫度在攝氏100度至110度的復合引發(fā)劑。實施例二，一種玻璃表面改性的納米溶膠薄膜，賦予玻璃減反射性能，在攝氏550度至600度燒結固化，納米溶膠固化過程通過以下步驟進行設計和控制: 1)設計和選擇使用硅酸乙酯和鈦酸丁酯的水解物作為交聯(lián)反應的單體； 2)設計和選擇使用檸檬酸作為螯合劑； 3)設計和選擇使用蔗糖或葡萄糖作為膠粒分散劑； 4)設計和選擇使用乙醇和水配制復合溶劑； 5)設計和選擇氧氯化物水解液作為酸堿度的調節(jié)劑； 6)設計和選擇硼砂作為交聯(lián)反應催化劑。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
本專利技術公開了對溶膠薄膜凝膠和固化過程的控制方法，是應用材料設計技術，對溶膠薄膜固化過程中單體種類和單體交聯(lián)的物理化學反應進行設計和控制，進而使得納米溶膠的凝膠過程、固化過程、固化溫度和凝膠固化速度能夠在預先設計的區(qū)間內得到有效控制；對溶膠薄膜凝膠和固化過程的控制方法可以包含或部分包含以下步驟：1)?應用材料設計技術，設計溶膠中各種單體的化學組成和結構，確保單體之間能夠發(fā)生交聯(lián)反應，同時通過交聯(lián)反應形成化學鍵類型的選擇和設計，調節(jié)和設計溶膠薄膜固化溫度；2）通過構建溶膠薄膜固化溫度與單體化學計量和單體玻璃化溫度之間關系模型，以此數(shù)學模型為基礎，通過模擬實驗和計算，設計溶膠薄膜固化溫度區(qū)間；3）通過溶膠酸堿度的調節(jié)、膠體粒子螯合或表面包覆，以及結合有機分子等方法，使得溶膠中的膠體粒子具有足夠的穩(wěn)定性，進而使溶膠能夠在攝氏?40度至60度的自然界溫度范圍內保持至少90天的穩(wěn)定；4）應用材料設計技術合成復合引發(fā)劑作為交聯(lián)反應的催化劑，一方面通過選擇和調節(jié)復合引發(fā)劑的半衰期溫度，控制復合引發(fā)劑的有效劑量，進而控制交聯(lián)反應發(fā)生的溫度區(qū)間，另一方面，通過調節(jié)復合引發(fā)劑的添加量和半衰期溫度，共同控制交聯(lián)反應速度；5）應用材料設計技術，通過選擇和設計溶膠中溶劑的種類和配比，構成復合溶劑，復合溶劑能夠在設定的溫度區(qū)間，以設定的揮發(fā)速度，揮發(fā)掉設定的數(shù)量，從而達到對溶膠薄膜固化過程調節(jié)和控制的目的。...

【技術特征摘要】
1.本發(fā)明公開了對溶膠薄膜凝膠和固化過程的控制方法，是應用材料設計技術，對溶膠薄膜固化過程中單體種類和單體交聯(lián)的物理化學反應進行設計和控制，進而使得納米溶膠的凝膠過程、固化過程、固化溫度和凝膠固化速度能夠在預先設計的區(qū)間內得到有效控制；對溶膠薄膜凝膠和固化過程的控制方法可以包含或部分包含以下步驟: 1)應用材料設計技術，設計溶膠中各種單體的化學組成和結構，確保單體之間能夠發(fā)生交聯(lián)反應，同時通過交聯(lián)反應形成化學鍵類型的選擇和設計，調節(jié)和設計溶膠薄膜固化溫度; 2)通過構建溶膠薄膜固化溫度與單體化學計量和單體玻璃化溫度之間關系模型，以此數(shù)學模型為基礎，通過模擬實驗和計算，設計溶膠薄膜固化溫度區(qū)間； 3...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：郭子鈺，朱玉涵，其他發(fā)明人請求不公開姓名，
申請(專利權)人：上海迪道科技有限公司，郭景康，
類型：發(fā)明
國別省市：