Transcript 下載/瀏覽

Synthesis of SiO2-polyacrylic acid hybrid hydrogel
with high mechanical properties and salt tolerance
using sodium silicate precursor through sol–gel
process
Xiaomei Shi, Shimei Xu, Jiantao Lin, Shun Feng, Jide Wang
Materials Letters 63 (2009) 527–529
老師：林鴻儒 博士
姓名：徐楓茜
日期：98/06/12
Introduction-溶膠凝膠法
•溶膠的定義為極小的膠體粒子，因凡得瓦
爾力及電雙層作用下，產生布朗運動而均
勻分散在系統中而形成所謂的溶膠。
•凝膠為經過水解及縮合反應之後，分子單
體經由鍵結逐漸形成大分子之凝膠狀態。
•溶膠凝膠法的基本步驟是利用金屬醇化物
或金屬鹽類溶於水或醇類等溶劑中進行水
解和縮合反應而行成凝膠，再經由後續處
理，可用來在基材上鍍膜或是直接加熱處
理為粉末狀態。
Material
• Acrylic acid (AAc)
• Sodium silicate (SS)
• N,N’-methylene bisacrylamide (MBAM)
• Ammonium persulfate (APS)
Preparation
AAc
SS
NaOH水溶
液
在冰浴下，持續攪拌。
中和後
室溫下，持續攪拌24h
均勻溶液
APS+MBAM
移置密封的
塑膠管
室溫下，放置24h後，升溫至50℃使之聚合
3h後，使用去離子水移除剩下的單體
使用酒精去
除水分
烘乾80℃
磨成粉末
Results and discussion
C=O
Si-O-Si
Fig. 1. FTIR spectra of SS/AA hydrogel. The mol ratios of SS/AA are (a) 0; (b) 0.063;
(c) 0.13; (d) 0.21; (e) 0.30.
Fig. 2. TEM images of the SS/AA hydrogels with the mol ratios of SS/AA are (a) 0; (b)
0.063; (c) 0.13; (d) 0.21; (e) 0.30, respectively.
Scheme 1. Proposed formation process of SiO2-PAA hydrogel with core–shell structure.
Table 1
Compressive strength and swelling ratio of hydrogel with different mol ratios of SS/AA
25%
7.4%
4%
Fig. 3. Photographs of the SiO2-PAA hydrogels, showing the transparence and
compression of the hybrid hydrogels.
Conclusion
• SS含量越高會有core-shell的結構。
• Core-shell結構可提供較高的壓縮強度。
• 氫鍵在有機物與無機物兩者間形成，
可改善相容性。
• SS/AA=0.21時，可得到均勻且透明的
水膠。