謝嬌嬌

摘要：納米尺寸的二氧化鋯有著廣泛而重要的應(yīng)用?；谛碌姆椒ê桶l(fā)展使得國內(nèi)外二氧化鋯各種各樣的制備方法和最近的應(yīng)用隨處可見。本文采用ZrOCl2·8H2O，使用溶膠—凝膠法制備鋯溶膠。通過溶膠一凝膠法，在室溫條件下，緩慢將氨水與氧氯化鋯溶液滴加至緩沖溶液中，制得前驅(qū)體沉淀，經(jīng)抽濾洗滌后用硝酸重新分散濾餅，于75℃水浴加熱5～12 h，制得澄清透明狀納米級(jí)鋯質(zhì)溶膠。系統(tǒng)分析了不同濃度的前軀體溶液、pH值以及緩沖溶液等因素對(duì)制備的鋯溶膠粒徑、穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，溶膠中粒子呈傘狀、柱狀，且分散均勻。溶膠粒子大小為12～15 nm。在pH值為0.8-1.4條件下，溶膠能長期穩(wěn)定存在。再和聚苯酯反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)聚苯酯的耐熱性明顯提高。

關(guān)健詞：納米二氧化鋯；溶膠凝膠法；粒徑大??；穩(wěn)定性；耐熱性

1前言

近年來，納米二氧化鋯作為彌散相的納米復(fù)合陶瓷取得了明顯的強(qiáng)韌化效果。制取粒徑小、顆粒均勻的氧化鋯納米顆粒常用溶膠-凝膠法和水解法，這些方法目前仍存在產(chǎn)率小、反應(yīng)時(shí)間長等問題。近期報(bào)導(dǎo)水解鋯鹽制取氧化鋯前驅(qū)體——納米水合氧化鋯的反應(yīng)物濃度已達(dá)0.5 mol/L，但反應(yīng)時(shí)間仍達(dá)200 h。

ZrO2機(jī)械強(qiáng)度高，耐高溫，具有獨(dú)特的力學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)性能，在功能材料、結(jié)構(gòu)陶瓷、高溫燃料電池、光學(xué)元件以及催化等方面獲得了廣泛應(yīng)用。另外，ZrO2是一種弱堿性氧化物，對(duì)堿溶液以及許多酸性溶液都具有足夠的穩(wěn)老眭，應(yīng)用的pH范圍為1-14。因此能彌補(bǔ)硅膠和有機(jī)聚合物色譜填料的一些不足，使其在生物化學(xué)、醫(yī)藥工業(yè)等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。ZrO2還在極端條件下的分離方面展現(xiàn)出獨(dú)特的應(yīng)用前景。

由于ZrO2及其復(fù)合材料在不同條件下具有某些獨(dú)特的性能（如半導(dǎo)體眭、敏感功能性和增韌性），因此自80年代以來，隨著電子和新材料工業(yè)的發(fā)展，ZrO2主要作為耐火材料應(yīng)用已成過去，而在電子陶瓷、功能陶瓷和結(jié)構(gòu)陶瓷等方面的應(yīng)用迅速發(fā)展。這些特種陶瓷（或稱新型陶瓷）材料是電子、航天、航空和核工業(yè)的基礎(chǔ)材料，在高新技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用異?；钴S。此外，ZrO2在電子和新材料工業(yè)的發(fā)展中占有重要地位，在冶金、化工、玻璃和醫(yī)學(xué)等部門的應(yīng)用也不斷增加，具有廣闊的應(yīng)用前景。

制備鋯溶膠的前驅(qū)體有無機(jī)鹽和金屬醇鹽兩種。鋯的金屬醇鹽不但價(jià)格昂貴、有毒，而且極易水解。為防止縮聚過程中產(chǎn)生沉淀或形成不穩(wěn)定的溶膠，制備時(shí)必須嚴(yán)格控制工藝條件，這給操作過程帶來許多不便。采用金屬無機(jī)鹽與有機(jī)酸、醛等結(jié)合成溶膠可大大降低成本。本文以廉價(jià)無機(jī)鹽氧氯化鋯（ZrOCl2·8H2O）為起始原料，采用溶膠一凝膠技術(shù)合成鋯溶膠并探究了各種因素對(duì)其性質(zhì)的影響。

通過本次實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)地討論了以廉價(jià)無機(jī)鹽氧氯化鋯（zrOCl2·8H2O）為起始原料，采用溶膠一凝膠技術(shù)合成鋯溶膠的最優(yōu)條件，以及和聚苯酯反應(yīng)的相關(guān)分析，為此方面的實(shí)驗(yàn)探究了一種經(jīng)濟(jì)方便的實(shí)驗(yàn)條件。以后以二氧化鋯溶膠制備二氧化鋯的方法將會(huì)更加成熟。

2實(shí)驗(yàn)部分

2.1主要原料

實(shí)驗(yàn)原料見表1。

2.2主要儀器

實(shí)驗(yàn)儀器見表2。

2.3鋯溶膠的制備

稱取5.3 g的ZrOCl2·8H2O溶于蒸餾水中，加入4.0ml的冰醋酸，控制水浴溫度為60%，以一定速度滴加NH3·H2O，調(diào)節(jié)合適的攪拌轉(zhuǎn)速，當(dāng)pH值慢慢升至5.0時(shí)，停止滴加氨水，關(guān)閉機(jī)械攪拌，關(guān)掉加熱裝置，即得到幾乎無色透明的鋯溶膠。隨后將溶膠冷卻至室溫，密封并陳化，不同濃度的溶膠陳化時(shí)間不同。鋯溶膠濃度在一定范圍內(nèi)可通過添加不同氧氯化鋯的量而得到，溶膠的酸度可通過氨水或冰醋酸溶液來調(diào)節(jié)，其反應(yīng)式如下：

2.4溶膠的形成機(jī)理

將氧氯化鋯配制成溶液時(shí)，ZrOCl2·8H20溶解于水中形成水合鋯離子，其主要形式為[Zr（OH）2·4H2O]四聚體。在每一個(gè)四聚體中，四個(gè)鋯原子以四方形的形式排列，并且每一個(gè)鋯原子有4個(gè)架橋羥基和4個(gè)水分子配位。由四聚體中配位水的脫質(zhì)子作用而釋放出H+，其過程可由下式描述：

由于強(qiáng)酸HCl的存在，溶液的pH值較低（約為0.9），限制了反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，使鋯溶膠較難形成。加入堿性溶液雖可調(diào)節(jié)溶液pH值，打破（3）式的平衡，使反應(yīng)向右進(jìn)行，但加入的堿性溶液易引起溶膠粒子沉積或引入雜質(zhì)離子。

為了抑制反應(yīng)速度，加入一定量的冰醋酸來控制沉淀速度，以期生成穩(wěn)定的溶膠。冰醋酸發(fā)生了如下螯合反應(yīng)：

ZrO（OH）2+4CH3COOH-Zr（CH3COO）4+3H2O

反應(yīng)中醋酸根離子起二配位體作用，生成含二配位基團(tuán)的聚合物，此聚合物再發(fā)生水解縮聚反應(yīng)，形成三維的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而連接，從而起到延緩水解縮聚的作用。

當(dāng)某一區(qū)域形成足夠多的相互連接的Zr-O-Zr鍵時(shí)，就形成了膠體粒子。而溶膠粒子的尺寸和粒子內(nèi)的交聯(lián)由pH值等因素決定。

2.5二氧化鋯，聚苯酯復(fù)合材料合成步驟

這一步實(shí)驗(yàn)主要探討二氧化鋯溶膠與聚苯酯的反應(yīng)，用最佳實(shí)驗(yàn)條件制備的二氧化鋯溶膠，進(jìn)一步和聚苯酯反應(yīng)。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）取3.3 g聚苯酯放入三頸瓶，然后再加入1.7 g濃硝酸，接著加入63 mL蒸餾水，控制水浴溫度在75℃，開啟機(jī)械攪拌裝置，調(diào)節(jié)在一個(gè)相對(duì)合適的轉(zhuǎn)速，前后反應(yīng)共7 h，然后關(guān)閉裝置，待反應(yīng)物冷卻后，用布氏漏斗抽濾，去除水分。

（2）將前面抽濾出來的聚苯酯放進(jìn)三頸瓶，再加入40 g已準(zhǔn)備好的二氧化鋯溶膠，然后加入1.7 g濃硝酸，在水浴溫度為70%的條件下，開啟機(jī)械攪拌裝置，調(diào)節(jié)在一個(gè)相對(duì)合適的轉(zhuǎn)速，反應(yīng)4 h，然后，敞開瓶口，邊攪拌邊加熱（此時(shí)控制水浴溫度95℃），蒸發(fā)溶劑。

（3）當(dāng)攪拌槳扇葉露出液面時(shí)，轉(zhuǎn)入燒杯中繼續(xù)加熱（水浴溫度95℃），當(dāng)燒杯中水分很少時(shí)，轉(zhuǎn)入到烘箱，103℃加熱3 h，取出粉末。

（4）研磨成齏粉，送檢，做熱重分析。

3結(jié)果與討論

3.1溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響

通過對(duì)所有樣品在不同溫度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其合成實(shí)驗(yàn)成功率曲線如圖1所示。由圖1可以看出，在圖1中50%成功的概率最大，總體上的趨勢(shì)是隨著溫度的升高而實(shí)驗(yàn)成功的概率增加，但是在60℃時(shí)出現(xiàn)了變化，更在80%時(shí)出現(xiàn)明顯的下滑趨勢(shì)，所以實(shí)驗(yàn)最佳溫度在40～70℃這段區(qū)間內(nèi)。圖2是選出的19個(gè)最好的試驗(yàn)成功樣品順該溫度范圍內(nèi)的曲線，由圖可以看出：30～1）2下，80℃以上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是空白的，這就說明實(shí)驗(yàn)在這個(gè)溫度區(qū)間以外不是實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)溫度，再看當(dāng)溫度達(dá)到50%時(shí)試驗(yàn)成功的次數(shù)達(dá)到最多，但在60℃時(shí)，又有所下降，到70℃時(shí)又回升了，這就說明60℃是一個(gè)拐點(diǎn)。通過反復(fù)的試驗(yàn)驗(yàn)證和比較分析，結(jié)合考慮其它因素，實(shí)驗(yàn)的溫度確定為60℃。

3.2滴加速度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響

由圖3可以看出，控制氨水的滴加速度在20 s/d是一個(gè)比較好的選擇。5 s/d滴加速度過快，水解速度就會(huì)過快，生成的聚合物來不及溶于水而直接縮聚。實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)有大量的塊狀絮凝物生成，得不到穩(wěn)定的透明溶膠。從圖中可看出，20 s/d和30 s/d實(shí)驗(yàn)結(jié)果相近，考慮到時(shí)間及試驗(yàn)成本，因此本實(shí)驗(yàn)選擇氨水滴加速度為20s/d作為最佳工藝條件。

3.3氨水體積比對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響

由圖4可以看出，在氨水為原氨水時(shí)，實(shí)驗(yàn)極難成功，因?yàn)榘彼疂舛忍撸馑俣染蜁?huì)過快，生成的聚合物來不及溶于水而直接縮聚，大量的塊狀絮凝物生成，得不到穩(wěn)定的透明溶膠。而氨水濃度過稀，也會(huì)使溶膠難以形成，從而使得實(shí)驗(yàn)難以控制，實(shí)驗(yàn)也就不易成功。綜合分析，本實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)氨水體積比為0.5。

3.4醋酸摩爾比對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響

如圖5，我們可以清楚的看到，在濃度相對(duì)較高的1：1時(shí)實(shí)驗(yàn)最易成功，依次是1：2、原醋酸1：3以及1：4的醋酸。但是在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)原醋酸濃度太高，會(huì)導(dǎo)致相同體積的醋酸要用更多的氨水來中和，這樣既浪費(fèi)了原材料又延長了反應(yīng)時(shí)間。同樣的，1：1的醋酸雖然實(shí)驗(yàn)容易成功，但在實(shí)際操作中相當(dāng)麻煩，實(shí)驗(yàn)條件不好控制。當(dāng)然，1：3的醋酸和1：4的醋酸由于濃度太稀，也會(huì)使溶膠難以形成，從而使得實(shí)驗(yàn)難以控制，實(shí)驗(yàn)也就不易成功。所以，綜合各方面的考慮，實(shí)驗(yàn)過程中選擇1：2的醋酸，因?yàn)樗容^好的協(xié)調(diào)了各方面的缺陷，使實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚍奖愕倪M(jìn)行下去。

3.5 pH值對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響

圖6是pH值對(duì)實(shí)驗(yàn)成功率的影響，其中0代表pH值4.4；1代表pH值4.6；2代表pH值4.8；3代表pH值5.0；4代表pH值5.2；5代表pH值5.4；6代表pH值5.6；7代表pH值5.8。由圖6可見，所得的試驗(yàn)成功次數(shù)大致維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平，當(dāng)pH值為5時(shí)，實(shí)驗(yàn)的成功率較其它pH值高很多。在pH值為5時(shí)實(shí)驗(yàn)成功的概率最大，而且相比之下所得到的溶膠粒徑比較令人滿意，所以可以判斷pH為5.0是實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)pH值。

3.6加氨水方式的影響

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，若向氧氯化鋯中加沉淀劑氨水過快或一次性加入，水解速度就會(huì)過快，生成的聚合物來不及溶于水而直接縮聚。實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)有大量的塊狀絮凝物生成，得不到穩(wěn)定的透明溶膠。因此本實(shí)驗(yàn)使用1：2氨水逐滴滴入氧氯化鋯和抑制劑（冰醋酸）的混合液中，使水解速度得到較好的控制，水解聚合物能更均勻地分散在溶液中，形成穩(wěn)定的溶膠體系。

3.7反應(yīng)溫度的影響

由于各種實(shí)驗(yàn)條件的影響，溶膠的穩(wěn)定性很難定量測定，只能通過放置時(shí)間來比較。ZrOCl2·8H2O溶液濃度為0.25 mol/L；冰醋酸濃度為1：2；調(diào)節(jié)pH值為5.0。其他條件相同，考察不同水解反應(yīng)溫度對(duì)膠凝時(shí)間的影響，水解反應(yīng)溫度越高，凝膠時(shí)間就會(huì)越短，溶膠就越不穩(wěn)定。因?yàn)闇囟仍礁?，反?yīng)越不易控制，產(chǎn)生氫氧化物或氧化水合物沉淀而得不到均勻的溶膠。此外，溫度越高，溶劑揮發(fā)越快，縮聚所得的聚合物濃度也增大，故極大地縮短了凝膠時(shí)間。Adair等認(rèn)為，水合氧化鋯在低于85%時(shí)可穩(wěn)定存在。而Powers等認(rèn)為當(dāng)溫度高于80%時(shí)，ZrO（OH）2粒子間通過失水形成氧橋結(jié)構(gòu)。

溫度過高或過低都會(huì)對(duì)整個(gè)自組裝過程產(chǎn)生不利影響。溶膠是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，溫度越高時(shí)水解反應(yīng)速率越快，縮聚產(chǎn)物碰撞更加頻繁，粒子間會(huì)相互團(tuán)聚來降低表面能，生長的幾率就越大，所以粒子的粒徑會(huì)隨溫度的升高而增大。若溫度過低，反應(yīng)物不能充分反應(yīng)或所需反應(yīng)時(shí)間太長。這時(shí)水合氧化鋯粒子之間形成氧橋結(jié)構(gòu)的幾率較小，水合氧化鋯的組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差。因此選擇合適的反應(yīng)溫度是反應(yīng)能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵。綜合考慮溶膠的粒徑和穩(wěn)定性兩個(gè)因素，選擇60%合成溶膠，因?yàn)榇藭r(shí)溶膠的粒徑較大且穩(wěn)定性較好。

3.8凝膠時(shí)間

實(shí)驗(yàn)同時(shí)表明，水解反應(yīng)溫度越高，凝膠時(shí)間就會(huì)越短，溶膠就越不穩(wěn)定。因?yàn)闇囟仍礁?，反?yīng)越不易控制，產(chǎn)生氫氧化物或氧化水合物沉淀而得不到均勻的溶膠。此外，溫度越高，溶劑揮發(fā)越快，縮聚所得的聚合物濃度也增大，故極大地縮短了凝膠時(shí)間。

3.9攪拌速度的影響

實(shí)驗(yàn)表明攪拌對(duì)溶膠穩(wěn)定性是有影響的。因?yàn)閿嚢杷俣冗^慢時(shí)，反應(yīng)物間局部混合不均勻，發(fā)生強(qiáng)烈的水解反應(yīng)而產(chǎn)生絮狀沉淀，過程難以控制；攪拌速度越快，膠凝時(shí)間越短。由于加快攪拌速度，有利于溶劑揮發(fā)，使得水解縮聚反應(yīng)物濃度增大，從而導(dǎo)致膠凝時(shí)間的縮短。但是如果攪拌速度過快，就會(huì)破壞形成膠凝過程中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所以必須選擇合適的攪拌速度。

在10～80℃的溫度下，其他條件不變，攪拌速度被分成了四級(jí)，分別以阿拉伯?dāng)?shù)字0、1、2、3、4表示，0級(jí)表示停止攪拌；1級(jí)表示100 rpm；2級(jí)表示200 rpm；3級(jí)表示300 rpm；4級(jí)表示400 rpm。當(dāng)然0級(jí)不攪拌是不行的，因?yàn)楫?dāng)氨水滴進(jìn)氧氯化鋯水溶液中時(shí)，就會(huì)立刻產(chǎn)生白色沉淀，進(jìn)而結(jié)塊，附著在三頸瓶壁上。1級(jí)轉(zhuǎn)速，這個(gè)攪拌速度也相當(dāng)慢，不會(huì)有太好的效果，當(dāng)然比起不攪拌那要好得多，因?yàn)橐源怂俣葦嚢?，則不會(huì)產(chǎn)生凝聚成大塊的現(xiàn)象，但依然可以看見三頸瓶中會(huì)有很多大塊的沉淀。3級(jí)轉(zhuǎn)速，這個(gè)轉(zhuǎn)速相比2級(jí)轉(zhuǎn)速來說，只是將塊狀沉淀的粒徑更進(jìn)一步縮小，但依然可見大塊沉淀，所以這個(gè)轉(zhuǎn)速接近期望值，但是仍然不是想要的轉(zhuǎn)速。4級(jí)轉(zhuǎn)速，這個(gè)轉(zhuǎn)速下雖然所得到的粒徑很小，溶液趨于澄清，但是由于攪拌時(shí)液面震蕩很厲害，導(dǎo)致反應(yīng)液體在瓶壁上附著，使反應(yīng)有很大的誤差。綜合分析，實(shí)驗(yàn)過程中采取2級(jí)轉(zhuǎn)速，因?yàn)榇思?jí)轉(zhuǎn)速幾乎消除了其它級(jí)別轉(zhuǎn)速的缺陷，能夠滿足實(shí)驗(yàn)的需要，故而本實(shí)驗(yàn)過程均采用2級(jí)轉(zhuǎn)速。

3.10鋯離子濃度對(duì)鋯溶膠性能的影響

鋯離子的濃度對(duì)鋯溶膠的性質(zhì)影響很大。鋯離子濃度太低時(shí)，所形成的鋯溶膠濃度小，包覆也不完全，對(duì)孔徑有很大影響，形成的溶膠粒徑雖小但是孔徑太大；濃度太高則易堆積，使溶膠產(chǎn)生凝聚、結(jié)塊，得不到無色透明的二氧化鋯溶膠。經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：鋯離子濃度為0.26mol/L最適宜。

3.11溫度對(duì)二氧化鋯產(chǎn)率的影響

由圖7可見，從30℃到80℃這個(gè)區(qū)間里，30℃到60%這個(gè)段產(chǎn)率是隨著溫度的升高而增加的，但是在60%之后就開始下降了，可見60%時(shí)是產(chǎn)出峰值，故而60℃是最優(yōu)產(chǎn)率點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，在80℃后得到的溶膠有無色澄清的，也有白色沉淀，其它的溫度也有同樣的現(xiàn)象，此時(shí)二氧化鋯產(chǎn)率的優(yōu)劣受溫度影響幾乎為零。

3.12 pH值對(duì)二氧化鋯產(chǎn)率的影響

圖8是pH值對(duì)二氧化鋯產(chǎn)率的影響，其中1代表pH值4-4；2代表pH值4.6；3代表pH值4.8；4代表pH值5.0；5代表pH值5-2；6代表pH值5.4；7代表pH值5.6；8代表pH值5.8。從圖8可以看出，在不同的pH值條件下，二氧化鋯產(chǎn)率波動(dòng)較小，在pH值為5.0時(shí)，二氧化鋯產(chǎn)率達(dá)到11%，產(chǎn)率最大。因此，選擇pH值為5.0時(shí)為實(shí)驗(yàn)最佳條件。

3.13最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下的二氧化鋯溶膠在TEN下的形貌

圖9為氧氯化鋯5.3 g，1：2冰乙酸4.0 ml，43 ml蒸餾水，現(xiàn)配1：2（6+12）ml氨水，滴速20 s/d形成的二氧化鋯溶膠TEM圖。圖10為60℃，氧氯化鋯5.3 g，1：2冰乙酸4.0 ml，43 ml蒸餾水，現(xiàn)配1：2（7+14）ml氨水，滴速10 s/d形成的二氧化鋯溶膠TEM圖。由圖9、10可以看出，在最優(yōu)條件下的二氧化鋯粒徑是非常小的，大概在10nm以下；圖a、圖b、圖c；圖Ⅰ、圖Ⅱ、圖Ⅲ分別是在不同放大倍數(shù)下的同種實(shí)驗(yàn)條件下的二氧化鋯的TEM圖像。對(duì)照可以發(fā)現(xiàn)在溫度、冰乙酸摩爾比、氨水體積比相同的情況下滴速只要和最優(yōu)滴速相差不大，TEM的成像基本一樣，都能形成納米級(jí)別的二氧化鋯。

3.14醋酸濃度最大、氨水濃度很稀的情況下二氧化鋯的TEN成像

圖11為70℃，氧氯化鋯5.3g，原冰乙酸4.0 ml，43 ml蒸餾水，現(xiàn)配1：4（7+28）ml氨水，滴速20 s，d形成的二氧化鋯溶膠TEM圖。圖12為70℃，氧氯化鋯5.3g，原冰乙酸4.0ml，43 m1蒸餾水，現(xiàn)配1：4（7+14）ml氨水，滴速15 s/d形成的二氧化鋯溶膠TEM圖。圖①、圖②、圖③；圖A、圖B、圖c是在醋酸濃度最大、氨水濃度很稀的條件下二氧化鋯的TEM成像情況，其中唯一不同的是滴速，但是相差不大，所以成像效果基本一樣，都還是納米級(jí)的粒子，大約在10～20 nm之間，唯一不同的就是這種條件下的溶膠是不能長期穩(wěn)定存在的。

3.15發(fā)生團(tuán)聚的二氧化鋯在TEN下的形貌

圖13為60%，氧氯化鋯5.3 g，1：2冰乙酸4.0 ml，43 m1蒸餾水，現(xiàn)配1：3（7+21）m1，氨水，滴速10 s/d形成的二氧化鋯溶膠TEM圖。圖14為60%，氧氯化鋯5.3 g，1：2冰乙酸4.0 m1，43 m1蒸餾水，現(xiàn)配1：2（7+14）m1氨水，滴速30 s/d形成的二氧化鋯溶膠TEM圖。由于前面兩組數(shù)據(jù)已經(jīng)討論到滴速對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響確實(shí)不是很大，所以在這里的解釋就是：氨水的濃度決定了團(tuán)聚時(shí)所形成的形貌。

3.16二氧化鋯/聚苯酯復(fù)合材料

由圖15可見，純凈的聚苯酯在400%以下幾乎沒有失重，當(dāng)?shù)竭_(dá)400%時(shí)開始失重3%，400～500%這個(gè)區(qū)間出現(xiàn)明顯失重，失重將近10%，550%可以說是一個(gè)拐點(diǎn)，過了此點(diǎn)，聚苯酯急劇失重，一下子跌到了50%，過了550℃這個(gè)點(diǎn)失重又慢下來，但是繼續(xù)失重。

由圖16可見，由于二氧化鋯的引入，聚苯酯的失重曲線呈現(xiàn)了特征的階梯狀下降，此時(shí)在200℃時(shí)就出現(xiàn)了第一次明顯失重，大約失重10%，200～240℃之間快速失重，跌至60%，240～560℃之間又出現(xiàn)了相對(duì)平緩的失重現(xiàn)象，跌到50%，560～600℃之間又出現(xiàn)陜速失重現(xiàn)象，跌至35%，此后直至1000℃失重相對(duì)平緩，跌至25%。

由圖17可見，由于二氧化鋯的引入，聚苯酯的失重曲線呈現(xiàn)了特征的階梯狀下降，在200℃時(shí)出現(xiàn)第一次明顯失重，大約失重5%，240℃是個(gè)拐點(diǎn)，在160～320℃溫度區(qū)間，快速失重，跌至60%，然后在280～510℃之間失重相對(duì)緩慢，560℃是第二個(gè)拐點(diǎn)，之后又出現(xiàn)陜速失重，跌至36%，然后在600～1000℃失重相對(duì)緩慢，跌至32%。

由圖18可見，在520℃之前，失重是持續(xù)的并且始終下降很快，在520℃時(shí)已經(jīng)跌至80%，540℃是一個(gè)拐點(diǎn)，當(dāng)溫度到達(dá)600℃時(shí)，失重相對(duì)平穩(wěn)，在此之后到達(dá)1000℃時(shí)，維持在45%左右。

由此可見，由于二氧化鋯和聚苯酯的反應(yīng)，聚苯酯的耐熱性能明顯改變了。

4結(jié)論

本文以氧氯化鋯為原料，利用溶膠一凝膠法制備了鋯溶膠，對(duì)形成機(jī)理進(jìn)行了初步討論，并對(duì)鋯溶膠的制備條件進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：0.26 mol/L ZrOCl2·8H20溶液中加入摩爾比為1：2（摩爾比）的冰醋酸，60℃機(jī)械攪拌作用下慢慢滴加1：2（體積比）氨水，調(diào)節(jié)pH值為5.0，可制得粒徑很小（小于10 nm）且穩(wěn)定性較好的氧化鋯溶膠。

通過對(duì)聚苯酯和二氧化鋯反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，二氧化鋯能夠使聚苯酯的耐熱性能顯著提高，可以用于對(duì)其它材料的改性。

隨著高科技的迅速發(fā)展和對(duì)合成新材料的迫切需求，納米二氧化鋯的開發(fā)和應(yīng)用必將引起更加廣泛的重視。就目前來講，納米氧化鋯在制備方面仍有許多理論問題和技術(shù)問題有待進(jìn)一步的探索。其主要包括以下兩個(gè)方面：（1）探索制備分散性好、粒度均勻的納米二氧化鋯的可控性條件；（2）對(duì)納米二氧化鋯進(jìn)行表面修飾研究，以達(dá)到其在一些特殊用途中的應(yīng)用要求。