紫外光引發(fā)法制備間苯二酚-甲醛(RF)氣凝膠及其性能研究.pdf

1、間苯二酚-甲醛（RF）氣凝膠是一種納米級(jí)的非晶態(tài)固體材料，具有較大的比表面、較高的孔隙率及碳化后具有導(dǎo)電性等特性。因而，常常被用在能源、催化劑、建筑材料、信息產(chǎn)業(yè)、電極材料、半導(dǎo)體材料、磁性材料等領(lǐng)域。由于間苯二酚-甲醛（RF）氣凝膠類材料具有透明性高—可用光學(xué)方法檢測(cè)冷凍DT狀態(tài)和測(cè)量?jī)?nèi)層DT冰層的粗糙度、約0.1 um左右的孔隙結(jié)構(gòu)、僅含有C、H成分等特點(diǎn)。在激光約束聚變（ICF）的研究中，間苯二酚-甲醛氣凝膠往往以空心微球的形式作

2、為靶丸材料，成為 ICF燃料氣體容器的替代材料。對(duì)于靶用RF氣凝膠空心微球要求其具有很好的球形度（不低于98％）、壁厚均勻和較高的產(chǎn)率等。間苯二酚-甲醛氣凝膠小球往往需要制備和固化兩個(gè)過(guò)程。其中常用的制備方法包括：微流體注射成型方法，固化分為酸催化、熱固化和光固化等。光固化法是指在間苯二酚-甲醛體系下，通過(guò)光源誘導(dǎo)引發(fā)劑產(chǎn)生自由基，導(dǎo)致聚合物單體發(fā)生聚合鏈反應(yīng)。光固化法是一種新型的固化方法，很少有人研究。本論文的創(chuàng)新性在于首次使用水溶性

3、、中性光引發(fā)劑，使用光固化（紫外光引發(fā)）方法對(duì)RF氣凝膠塊體和實(shí)心小球進(jìn)行固化。本論文的研究?jī)?nèi)容主要包括：
　?。?）首次選用水溶性、中性光引發(fā)劑659，采用紫外光引發(fā)法成功制備RF氣凝膠塊體。討論光引發(fā)劑的量、預(yù)聚時(shí)間和固化總量對(duì)凝膠時(shí)間的影響。利用掃描電鏡、氮?dú)馕?脫附儀等對(duì)不同光引發(fā)劑的量和預(yù)聚時(shí)間的RF塊體進(jìn)行表征研究。利用核磁共振、紅外光譜、掃描電鏡和氮?dú)馕?脫附儀對(duì)用熱固化法制備的RF氣凝膠和對(duì)用光固化法（紫外光引

4、發(fā)法）制備出的氣凝膠進(jìn)行了表征，比較兩個(gè)微觀結(jié)構(gòu)、成鍵形式和孔隙結(jié)構(gòu)的不同。
　?。?）采用工業(yè)白油和四氯乙烯、司班80的混合物為外油相，以RF溶液、光引發(fā)劑659為水相。從表面張力匹配和密度匹配及其團(tuán)聚三方面方面考慮油相的配比和乳化劑的含量，確定最優(yōu)配比。通過(guò)微流體注射成型技術(shù)制備RF氣凝膠實(shí)心小球，酸催化的方式進(jìn)行固化，研究不同進(jìn)給速率和不同收集瓶形狀對(duì)小球固化的影響。并初步使用紫外光引發(fā)法對(duì)小球進(jìn)行了固化，為該方法制備小球做

5、了初步探索。
　　通過(guò)上述內(nèi)容展開(kāi)研究和分析，得出以下幾個(gè)方面的規(guī)律：
　?。?）選用水溶性、中性光引發(fā)劑659，通過(guò)紫外光引發(fā)法成功制備出RF氣凝膠塊體。討論預(yù)聚時(shí)間、光引發(fā)劑的量和固化溶液量對(duì)凝膠時(shí)間的影響；討論預(yù)聚時(shí)間、光引發(fā)劑的量對(duì)微觀結(jié)構(gòu)，特別是孔隙結(jié)構(gòu)的影響；討論熱固化法和光固化法（紫外光引發(fā)法）制備RF成鍵形式、微觀結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu)的不同。其結(jié)果顯示：凝膠時(shí)間隨著預(yù)聚時(shí)間的增加顯現(xiàn)一個(gè)減小的趨勢(shì)；隨著光引發(fā)劑的量增

6、加，凝膠時(shí)間顯現(xiàn)一個(gè)先減小后增大的趨勢(shì)。在 RF氣凝膠理論密度為5%，預(yù)聚時(shí)間為40 min時(shí)，光引發(fā)劑的量為10%時(shí)，凝膠時(shí)間最短為15 min；預(yù)聚時(shí)間為50 min，光引發(fā)劑的量為6%時(shí)，凝膠時(shí)間最短15 min。在對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)的影響中，隨著預(yù)聚時(shí)間的增加，支點(diǎn)化程度明顯增加，結(jié)構(gòu)致密，比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化。在預(yù)聚時(shí)間一定時(shí)，加入6%的光引發(fā)劑的支點(diǎn)化程度較加入10%的支點(diǎn)化程度相比較低，結(jié)構(gòu)更為疏松。將熱固化法與光固化法

7、（紫外光引發(fā)法）制備出的氣凝膠進(jìn)行比較，結(jié)果表明：用紫外光引發(fā)法制備出來(lái)RF具有一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和孔隙率，光引發(fā)劑659并沒(méi)有參與RF骨架的形成，制備出來(lái)的RF氣凝膠主要通過(guò)亞甲基鍵交聯(lián)，并沒(méi)有通過(guò)亞甲基醚鍵進(jìn)行交聯(lián)。
　?。?）在四氯乙烯和工業(yè)白油的體積比為1:4.5，司班80的量為兩者質(zhì)量的0.5wt%時(shí)，溶液可以很好成球并且懸浮在油相中。用微流體注射成型技術(shù)制備RF實(shí)心小球，在油相不變的條件下，隨著水相的增加，小球的粒徑顯增大