二氧化硅/聚乙烯醇粘接材料的制备方法技术

二氧化硅/聚乙烯醇粘接材料的制备方法，将PVA溶胀并在95℃下加热两个小时溶解，完全得到5wt％PVA溶液备用，采用溶胶‑凝胶法制备硅溶胶：以TEOS:H2O:EtOH:HCl＝1:1:4:0.001的比例依次加入圆底烧瓶中，然后将溶液在60℃下搅拌1个小时预水解，10ml乙醇加入至预水解后的硅溶胶中作为共溶剂，以防TEOS析出，再将已经制备好的5wt％PVA溶液加入到预水解1h的硅溶胶中，恒温继续搅拌5h，得到澄清透明的杂化溶液；本发明专利技术具有制备简单，成本低廉，粘接性能优越的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在硅酸盐质文物修复上应用的以二氧化硅为主体的杂化溶液粘接材料，特别涉及二氧化硅/聚乙烯醇粘接材料的制备方法。技术背景纳米二氧化硅具有良好的热稳定性能、机械性能和耐腐蚀性能，被广泛的应用于填充或改性胶等领域。因此，以二氧化硅作为无机组分的杂化材料用以提高材料热稳定性能、硬度、模量和粘接性能等。溶胶凝胶法是制备纳米二氧化硅最有效的方法之一，因成本低、反应条件温和、反应活性较高而被广泛的应用于制备二氧化硅纳米颗粒。通过控制温度、pH值、物料比等可控制不同粒径和形貌的二氧化硅硅溶胶。另外，硅溶胶与硅酸盐具有良好的兼容性，在硅酸盐的修补和加固封面受到关注。为了克服二氧化硅单独使用时出现的膜碎裂、脆弱、易卷曲和发白易脱落等缺陷，采用二氧化硅/聚乙烯醇(Silica/PVA)杂化体系。PVA有着良好的生物相容性和成膜性能，其溶液良好的透光性和粘接能力使其广泛的应用于各类杂化材料中，大量的羟基使其有良好的兼容性能，可使无机粒子均匀分布其中。由于高分子链段穿插在杂化材料体系中，可使易碎，脱落等缺陷得到抑制。对于文物保护具有潜在的研究价值。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种二氧化硅/聚乙烯醇粘接材料的制备方法，首先制备出低H2O/TEOS比例预水解的硅溶胶，再通过与PVA溶液继续混合均匀形成良好分散的杂化体系，具有制备简单，成本低廉，粘接性能优越的特点。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：二氧化硅/聚乙烯醇粘接材料的制备方法，包括以下步骤：(一)、制备5wt％PVA溶液：将1.5gPVA固体放入装有28.5g去离子水的试管中并密封，保持强力搅拌，先在常温下溶胀半个小时，再在95℃下搅拌2个小时，直到溶液澄清透明、无溶胀物为止，冷却室温备用；(二)、以摩尔比TEOS:H2O:EtOH:HCl＝1:(1～12):4:0.001的比例依次加入圆底烧瓶中，然后将溶液在60℃下搅拌1个小时预水解得到硅溶胶，加入乙醇至预水解后的硅溶胶中作为共溶剂，以防TEOS析出，再将步骤(一)已经制备好的5wt％PVA溶液加入硅溶胶中恒温继续搅拌5h，得到澄清透明的杂化溶液；(三)、将制备好的杂化溶液滴涂在干净的玻璃片上，室温下自然成膜12h，从玻璃片上剥下整片薄膜，放入真空干燥箱50℃干燥24h，除去膜中物理吸附的水和HCl，在加热板上100℃退火4h，得到最后产物杂化膜。本专利技术的应用评价：对产物进行透光性，耐水度及粘接强度的测试与评价。透光性结果说明，在紫外分光光度计的透光性测试中，以去离子水为参比液，测试了杂化溶液和3wt％的纯PVA溶液的可见光区域的透光率，纯PVA溶液的透光率为85％，而杂化溶液达到97％的透光率，说明二氧化硅在PVA基质中均匀分散，且在可见光区域有着良好的透光性。耐水性结果说明，将制备好的杂化膜与纯PVA膜同时放入水中，常温下浸泡72h后，烘干去除吸附水称重发现杂化膜的质量损失为23％，而纯PVA已完全溶解，表面杂化材料的耐水性得到显著提升。粘接性结果说明，在硅酸盐材质的玻璃板搭接粘接测试中，纯PVA的剪切粘接强度为1.52MPa，而杂化溶液的粘接强度为2.29MPa，说明杂化材料的对硅酸盐基质有较好的粘接作用且粘接强度较PVA仍有较大的提升。具体实施方式实施例一本实施例粘接性Silica/PVA有机无机杂化材料的制备方法，包括以下步骤：(一)将1.5gPVA固体放入装有28.5g去离子水的试管中并密封，保持强力搅拌，先在常温下溶胀半个小时，再在95℃下搅拌2个小时，直到溶液澄清透明、无溶胀物为止，冷却室温备用。(二)以摩尔比TEOS:H2O:EtOH:HCl＝1:1:4:0.001的比例依次加入圆底烧瓶中，然后将溶液在60℃下搅拌1个小时预水解，10ml乙醇加入至预水解后的硅溶胶中作为共溶剂以防TEOS析出，再将已经制备好的5wt％PVA溶液加入到预水解1h的硅溶胶中，恒温继续搅拌5h，得到澄清透明的杂化溶液。(三)将制备好的杂化溶液滴涂在干净的玻璃片上，室温下自然成膜12h，从玻璃片上剥下整片薄膜，放入真空干燥箱50℃干燥24h，除去膜中物理吸附的水和HCl，在加热板上100℃退火4h，得到最后产物杂化膜。效果：在该比例下，杂化溶液中的二氧化硅颗粒在透射电镜测试中，尺寸仅为30-50nm，成膜后的兼容性较好。粘接测试中，杂化溶液的平均剪切粘接强度达到2.29MPa(715.6N)，同浓度下纯PVA溶液为1.52MPa(475N)；透光率达到97％-99％，同浓度下纯PVA透光率为88％-94％，杂化膜的吸水性测试中，吸水率为23％。实施例二本实施例粘接性Silica/PVA有机无机杂化材料的制备方法与实施例一相同，仅第(二)步不同：(二)以摩尔比TEOS:H2O:EtOH:HCl＝1:4:4:0.001的比例依次加入圆底烧瓶中，然后将溶液在60℃下搅拌1个小时预水解，10ml乙醇加入至预水解后的硅溶胶中作为共溶剂，以防TEOS析出，再将已经制备好的5wt％PVA溶液加入到预水解1h的硅溶胶中，恒温继续搅拌5h，得到澄清透明的杂化溶液。效果：在该比例下，杂化溶液中的二氧化硅颗粒在透射电镜测试中，尺寸仅为50-100nm，成膜后的兼容性较好。粘接测试中，杂化溶液的平均剪切粘接强度达到1.14MPa(356.3N)，同浓度下纯PVA溶液为1.52MPa(475N)；透光率达到87-94％，同浓度下纯PVA透光率为87％-94％。杂化膜的吸水性测试中，吸水率为23％。实施例三本实施例粘接性Silica/PVA有机无机杂化材料的制备方法与实施例一相同，仅第(二)步不同：(二)以摩尔比TEOS:H2O:EtOH:HCl＝1:12:4:0.001的比例依次加入圆底烧瓶中，然后将溶液在60℃下搅拌1个小时预水解，10ml乙醇加入至预水解后的硅溶胶中作为共溶剂，以防TEOS析出，再将已经制备好的5wt％PVA溶液加入到预水解1h的硅溶胶中，恒温继续搅拌5h，得到澄清透明的杂化溶液。效果：在该比例下，杂化溶液中的二氧化硅颗粒在透射电镜测试中，尺寸仅为50-100nm，成膜后的兼容性较好。粘接测试中，杂化溶液的平均剪切粘接强度达到1.89MPa(356.3N)，同浓度下纯PVA溶液为1.52MPa(475N)；透光率达到92-94％，同浓度下纯PVA透光率为87％-94％。杂化膜的吸水性测试中，吸水率为23％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
二氧化硅/聚乙烯醇粘接材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(一)、制备5wt％PVA溶液：将1.5gPVA固体放入装有28.5g去离子水的试管中并密封，保持强力搅拌，先在常温下溶胀半个小时，再在95℃下搅拌2个小时，直到溶液澄清透明、无溶胀物为止，冷却室温备用；(二)、以摩尔比TEOS:H2O:EtOH:HCl＝1:(1～12):4:0.001的比例依次加入圆底烧瓶中，然后将溶液在60℃下搅拌1个小时预水解，得到硅溶胶，加入乙醇至预水解后的硅溶胶中作为共溶剂，以防TEOS析出，再将步骤(一)已经制备好的5wt％PVA溶液加入硅溶胶中，恒温继续搅拌5h，得到澄清透明的杂化溶液；(三)、将制备好的杂化溶液滴涂在干净的玻璃片上，室温下自然成膜12h，从玻璃片上剥下整片薄膜，放入真空干燥箱50℃干燥24h，除去膜中物理吸附的水和HCl，在加热板上100℃退火4h，得到最后产物杂化膜。

【技术特征摘要】
1.二氧化硅/聚乙烯醇粘接材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(一)、制备5wt％PVA溶液：将1.5gPVA固体放入装有28.5g去离子水的试管中并密封，保持强力搅拌，先在常温下溶胀半个小时，再在95℃下搅拌2个小时，直到溶液澄清透明、无溶胀物为止，冷却室温备用；(二)、以摩尔比TEOS:H2O:EtOH:HCl＝1:(1～12):4:0.001的比例依次加入圆底烧瓶中，然后将溶液在60℃下搅拌1个小时预水解，得到硅溶胶，加入乙醇至预水解后的硅溶胶中作为共溶剂，以防TEOS析出，再将步骤(一)已经制备好的5wt％PVA溶液加入硅溶胶中，恒温继续搅拌5h，得到澄清透明的杂化溶液；(三)、将制备好的杂化...

【专利技术属性】
技术研发人员：和玲，胡平安，贾孟军，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61