玻璃陶瓷自支承膜及其生产方法

申请号 CN200780011515.X 申请日 2007-03-26 公开(公告)号 CN101410343A 公开(公告)日 2009-04-15
申请人 3M创新有限公司; 发明人 笠井纪宏;
摘要 一种玻璃陶瓷自支承膜,其含有 二 氧 化 硅 (SiO2)基质玻璃和分散在所述基质玻璃中的氧化锆(ZrO2)细晶粒子。玻璃陶瓷自支承膜的一种生产方法,其中所述方法包括的步骤有:将pH值为4或更小的胶态 二氧化硅 溶胶、含锆的化合物以及有机粘结剂混合以制备混合物,将所述混合物涂覆到基料上,让所述混合物在所述基料上干燥以在基料上形成前体膜,将所述前体膜从所述基料上剥离,然后对所剥离的前体膜进行烧制。
权利要求

1.一种玻璃陶瓷自支承膜,包括:
(SiO2)基质玻璃;以及
分散在所述基质玻璃中的氧化锆(ZrO2)细晶粒子。
2.根据权利要求1所述的玻璃陶瓷自支承膜,其中所述氧化锆 (ZrO2)细晶粒子具有不大于约100nm的平均粒度。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃陶瓷自支承膜,其中所述玻 璃陶瓷自支承膜的厚度为约10μm到约100μm。
4.一种生产玻璃陶瓷自支承膜的方法,其中所述方法包括以下 步骤:
混合(a)pH值为4或更小的胶态二氧化硅溶胶,(b)含锆的化 合物,和(c)有机粘结剂以制备混合物;
将所述混合物涂覆到基料上以形成涂层;
使所述基料上的所述涂层干燥以在所述基料上形成前体膜;
将所述前体膜从基料上剥离;以及
对剥离的前体膜进行烧制。
5.根据权利要求4所述的方法,其中所述含锆的化合物为硝酸 氧锆、乙酸氧锆或它们的组合。
6.根据权利要求4或5所述的方法,其中所述混合物还含有可 与混溶的有机溶剂,并且所述有机溶剂的沸点为约100℃或更高。
7.根据权利要求6所述的方法,其中所述有机溶剂为链烷醇胺、 乳酸、多元醇或它们的组合。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法,其中所述烧制步 骤在600℃或更高的温度下进行。

说明书全文

技术领域

本文描述玻璃陶瓷自支承膜及其生产方法。

背景技术

常规的溶胶-凝胶方法利用金属化物溶胶,或从无机化合物溶 液、金属醇盐或类似化合物的有机金属化合物溶液中获取的氢氧化物 溶胶。然后使溶胶凝为胶体,再加热所得的凝胶,生成陶瓷或玻璃。
采用溶胶-凝胶方法生产二氧化(SiO2)玻璃的方法已为人们所 知。目义雄(S.Sakka)在《溶胶凝胶技术》(Sol Gel Science)一书 中介绍了很多实例,该书由松出版社(Agune Shofu Publishing)出版。 多数溶胶-凝胶方法是用来生产厚度小于1μm(微米)的膜,该方法利 用金属醇盐溶液在基料(例如玻璃或导体)上整体成型。虽然使用溶 胶-凝胶方法所形成的整体型SiO2玻璃是以独立于基料的方式单独制备 的,但专用干燥机(例如用于超临界干燥的干燥机)已被用来防止干 燥步骤中出现断裂。如果不利用专用干燥设备,那么干燥过程必须以 非常缓慢的速度进行。例如,日本未经审查的专利公布昭61-236619 介绍了一种使用溶胶-凝胶方法的石英玻璃生产方法。其干燥方法涉及 将膜维持于20℃下过夜,再使用具有预先设定的开口比率的容器盖, 在60℃下干燥10天。类似的,日本未经审查的专利公布平4-292425介 绍了一种使用溶胶-凝胶方法的二氧化硅玻璃生产方法。将初始溶胶置 于盘碟中,使其在室温下凝为胶体,然后用带洞的上盖替换掉盘碟原 来的上盖,在60℃下干燥100天。对于采用这些方法的生产方法,这 样漫长的干燥过程被视为一个主要的障碍。
此外,使用传统的溶胶-凝胶方法生产的整体型SiO2玻璃,通常具 有几十毫米或更大的厚度。因此,自支承玻璃膜的生产方法受到人们 的关注。
发明内容
本文介绍自支承玻璃陶瓷膜,以及一种生产自支承玻璃膜的溶胶- 凝胶方法。该溶胶-凝胶方法无需漫长的干燥过程。
在第一个方面,介绍自支承玻璃陶瓷膜。所述玻璃陶瓷自支承膜 包含SiO2基质玻璃,并且在基质玻璃中分散有细晶氧化锆(ZrO2)粒 子。
在第二个方面,介绍玻璃陶瓷自支承膜的生产方法。该方法包括 混合以下物质以形成混合物:(a)pH值为4或4以下的胶态二氧化硅 溶胶,(b)含锆的化合物,和(c)有机粘结剂;将混合物涂在基料上 以形成涂层;使基料上的涂层干燥,以在基料上形成前体膜;将前体 膜从基料上剥离;并对剥离的前体膜进行烧制。
附图说明
图1为实例1中烧制后膜的X射线衍射(XRD)图;而
图2示出了实例2-6中烧制后膜的X射线衍射(XRD)图。

具体实施方式

本文所述的玻璃陶瓷自支承膜包括无机玻璃陶瓷膜,其可显示具 有耐候性、耐热性、耐腐蚀性中的一种或多种特性。按本文所述的方 法形成的膜可具有增大的抗划伤性,因为这些膜中含有ZrO2细晶。此 外,因为该膜是自支承的,所以它们还可具有柔性。
本文所公开的方法利用含有二氧化硅溶胶、含锆的化合物和有机 粘结剂的分散混合物。通过将二氧化硅溶胶的pH值调节到4或4以下, 再加入含锆的化合物,获得所述分散体。因此,可获得无断裂的透明 自支承膜。该生产方法还可使干燥时间得到缩短。
本文所述的玻璃陶瓷自支承膜包含二氧化硅(SiO2)基质玻璃, 以及在基质玻璃中分散的氧化锆ZrO2细晶粒子。如本文所用,“自支 承玻璃膜”指一种自支承的薄的膜状玻璃,这种玻璃不需要支承。该 自支承玻璃膜的厚度通常不大于约2毫米(mm)。
玻璃陶瓷自支承膜通常使用本文中所介绍的溶胶-凝胶方法来生 产。方法中的第一个步聚是将调节为酸性的胶态二氧化硅溶胶、含锆 的化合物和有机粘结剂混合,以制备混合物。
胶态二氧化硅溶胶
一般可利用含有稳定地分散在分散介质中的二氧化硅微粒的胶态 二氧化硅溶胶。本文可使用本领域技术人员通常所使用的任何种类的 分散介质。在一些实施例中,可能会以做分散介质,以生成水性二 氧化硅溶胶。在其它实施例中,分散介质中含有水和可与水混溶的有 机溶剂
在一个实施例中,胶态二氧化硅的平均粒度不大于约550nm。在 另一个实施例中,其平均粒度不大于约300nm。在另一个实施例中, 其平均粒度不大于约100nm。具有过大的二氧化硅微粒的溶胶会阻碍 透明膜的生成。此外,二氧化硅微粒过大还会降低分散体的稳定性, 并且导致玻璃陶瓷膜的不均匀性。过大的粒度同样还会导致粒子间隙 过大,以至于需要更高的温度来进行压实
如果粒度太小,则更易于发生断裂,进而使形成自支承膜的难度 较大。在一个实施例中,二氧化硅平均粒度为至少约4nm。在另一个 实施例中,二氧化硅平均粒度为至少约8nm。
在将二氧化硅溶胶与含锆的化合物进行混合之前,将二氧化硅溶 胶的pH值调节至4或更小。在一个实施例中,pH值被调节至3或更 小。如果二氧化硅溶胶的pH值不是4或更小,则含锆的化合物可凝为 胶体或形成沉淀。这将削弱或阻止锆在二氧化硅溶胶中形成均匀的分 散体。
在一个实施例中,可使用市售预酸化胶态二氧化硅。在另一个实 施例中,可通过添加酸的水溶液将胶态二氧化硅的pH值调节为4或更 小,以这种方式来利用中性或性胶态二氧化硅。在添加含锆的化合 物之前,可供利用的酸包括,但不限于盐酸硝酸和乙酸。相对pH值 为即将添加含锆的化合物之时胶态二氧化硅溶液的pH值。
含锆的化合物
将酸性胶态二氧化硅溶胶与含锆的化合物混合。含锆的化合物通 常为盐类,其在烧制过程中能够形成氧化锆(ZrO2)细晶。可利用各 种形态的氧化锆,包括但不限于硝酸氧锆、乙酸氧锆以及它们的组合。 在一个实施例中利用了硝酸氧锆。
在一个实施例中,含锆的化合物可以固体形式(诸如粉末)直接 混和。在另一个实施例中,可将含锆的化合物溶解于水中形成溶液, 然后将该溶液与二氧化硅溶胶混合。
可利用的含锆的化合物的量,以ZrO2的重量计,相对于二氧化硅 -氧化锆(SiO2+ZrO2)玻璃陶瓷自支承膜的重量,为约10-60重量%。 在另一个实施例中,可利用的含锆的化合物的量,以ZrO2的重量计, 相对于二氧化硅-氧化锆(SiO2+ZrO2)玻璃陶瓷自支承膜的重量,为约 15-55重量%。在又一个实施例中,可利用的含锆的化合物的量,以ZrO2 的重量计,相对于二氧化硅-氧化锆(SiO2+ZrO2)玻璃陶瓷自支承膜的 重量,为约20-50重量%。
如果添加的ZrO2量太多,则在干燥步骤或烧制步骤中可能易于发 生断裂。
有机粘结剂
所述混合物包括有机粘结剂以及酸性胶态二氧化硅溶胶和含锆的 化合物。本文可使用本领域的技术人员通常所使用的任何一种有机粘 结剂。示例性有机粘结剂包括,但不限于水溶性聚合物,诸如聚乙烯 醇、羟丙基纤维素和聚乙烯吡咯烷。过量的有机粘结剂一般可在烧 制步骤之前改善前体膜的强度,但是同样也容易导致显著的皱缩。显 著的皱缩可导致烧制步骤中形成断裂。过量的有机粘结剂还会增加生 产成本。因此,有机粘结剂的量一般较低。
在一个实施例中,所添加的有机粘结剂的量,相对于所得到的二 氧化硅-氧化锆(SiO2+ZrO2)玻璃陶瓷自支承膜的重量,不大于100重 量%(即相对于由二氧化硅和氧化锆组成的无机固体含量的重量百分 比)。在另一个实施例中,所添加的有机粘结剂的量,相对于所得到 的二氧化硅-氧化锆(SiO2+ZrO2)玻璃陶瓷自支承膜的重量,不大于 80重量%(即相对于由二氧化硅和氧化锆组成的无机固体含量的重量 百分比)。在另一个实施例中,所添加的有机粘结剂的量,相对于所 得到的二氧化硅-氧化锆(SiO2+ZrO2)玻璃陶瓷自支承膜的重量,不大 于50重量%(即相对于由二氧化硅和氧化锆组成的无机固体含量的重 量百分比)。
有机粘结剂用量不足可导致前体膜强度不足,并使膜在从基料上 剥离的过程中更容易被撕裂。在一个实施例中,所添加的有机粘结剂 的量,相对于由二氧化硅和氧化锆组成的无机固体含量,一般为约 2-100重量%。在另一个实施例中,所添加的有机粘结剂的量,相对于 由二氧化硅和氧化锆组成的无机固体含量,一般为约5-50重量%。
可选的添加剂
可任选地包括有机溶剂作为该混合物中的添加剂。可用的有机溶 剂包括,但不限于链烷醇胺,诸如三乙醇胺、二乙醇胺和单乙醇胺; γ-丁内酯;乳酸;多元醇,诸如乙烯乙二醇、丙三醇和1,4-丁二醇; 多元醇衍生物,诸如乙二醇单异丙醚;以及它们的组合。添加有机溶 剂时,相对于生成的二氧化硅-氧化锆(SiO2+ZrO2)玻璃陶瓷自支承膜 的重量(即相对于由二氧化硅和氧化锆组成的无机固体含量的重量百 分比),所添加的量不大于5重量%。在另一个实施例中,相对于生成 的二氧化硅-氧化锆(SiO2+ZrO2)玻璃陶瓷自支承膜的重量(即相对于 由二氧化硅和氧化锆组成的无机固体含量的重量百分比),可添加的 一种或多种有机溶剂的量不大于3重量%。如果可选地添加了有机溶 剂,它可控制干燥速率,以防止前体膜断裂。另外,有机溶剂还可以 赋予前体膜柔韧性,并改善其处理性能。但是过量的有机溶剂可能会 显著延长膜的干燥过程。
还可向混合物中添加表面活性剂。添加之后,表面活性剂可抑制 前体膜与基料之间的粘合,从而有助于将前体膜从基料上剥离。一般 来讲,可利用为本领域的技术人员所熟知的各种表面活性剂。可利用 的具体的表面活性剂包括,但不限于聚氧乙烯烷基胺,它在与二氧化 硅溶胶混合时具有良好的混合稳定性。
工序
制备好混合物之后,立即将它涂覆到基料上。本领域的技术人员 通常所使用的基料也可为本文所用。示例性基料包括塑料膜,包括但 不限于聚酯膜,诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),丙烯酸树脂膜, 例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),聚酸酯膜或聚酰亚胺膜;玻璃; 陶瓷;以及金属。可以可选地对基料进行释放处理(例如硅氧烷处理), 以有利于在干燥之后剥离前体膜。在所形成的膜相对较薄的实施例中, 一般不采用释放处理,因为该处理过程可能降低混合物的成膜特性。
用来将该混合物涂到基料上的方法可以是本领域中任何已知的涂 层方法,诸如模具涂层、喷涂、刮棒涂布、刮涂、浇注、旋涂,或印 刷法,例如丝网印刷。
将混合物涂到基料上之后,可将涂层干燥以形成前体膜。干燥过 程可在室温(20℃到30℃)下进行,或在加热时进行。干燥过程既可 在常压下进行也可在减小的压下进行。即使在室温下进行干燥,数 小时的干燥可能就已足够。在一个实施例中,干燥过程可能会持续一 整天。
干燥之后,可将前体膜从基料上剥离。在一个实施例中,在烧制 之前可将剥离的前体膜切削成需要的尺寸。
然后对剥离的前体膜进行烧制。在烧制过程中可能会用到电炉或 其它类似的装置。在一个实施例中,可能会将干燥过程分为几个阶段 来进行。在初始阶段,可使温度缓慢上升,例如,采用约5℃/min的加 热速率。在另一个实施例中,可采用约3℃/min的加热速率。在又一个 实施例中,可采用约1℃/min的加热速率。一般来讲,将温度升高直至 有机化合物达到其燃尽温度(约450℃至500℃)。然后通常要以更快 的升温速率进一步提高温度,例如约5℃至10℃,直至最终的烧制温 度。在烧制温度下烧制所述膜15分钟或更长的时间即可形成玻璃陶瓷 自支承膜。烧制温度通常应为约600℃到1300℃。
如果在进行烧制前未将前体膜剥离,烧制的热量可在基料和前体 膜之间产生可能导致断裂的应力
人们认为包含胶态二氧化硅溶胶、含锆的化合物以及有机粘结剂 的成膜混合物可防止在干燥和烧制过程中出现断裂。采用本文所述方 法制得的自支承膜含有分散在SiO2基质玻璃中的ZrO2细晶粒子,这已 为X射线衍射(XRD)图和透射电子显微镜(TEM)所证实。XRD和 TEM分析还显示ZrO2细晶粒子的平均粒度不大于约100nm。含有此类 ZrO2细晶粒子的玻璃陶瓷自支承膜一般可具有更强的抗划伤性,并且 可为透明的。
玻璃陶瓷自支承膜的厚度可在较大的范围内变化。在一个实施例 中,使用本文所述方法可制得厚度为约5μm到约2mm的膜。在另一个 实施例中,可制得厚度为约10-100μm的保持足够柔韧性的无机膜。可 使用测微器或通过显微观察来测量膜的厚度。
采用本文所述方法形成的自支承玻璃膜可贴到任何基底上,包括, 但不限于塑料膜、金属、木材、混凝土或陶瓷。将按照本文所公开的 方法生产的玻璃膜添加到其它材料上,可增强基底的耐热性、改善基 底的抗划伤性、提高基底的耐化学性,或增强这些特性的组合。在一 个实施例中,如果通过在规定的烧制条件下形成玻璃膜来生产致密膜, 可增强阻气性。在另一个实施例中,如果在膜形成过程中未进行彻底 的压实,可提供绝热性。
在一些实施例中,玻璃膜可能会被贴到塑料膜上以进行使用。例 如,此类制品可用于诸如等离子体显示板(PDP)或液晶显示板(LCP) 之类的显示设备上。另外,此类制品还可用做窗等的轻量结构材料。
实例
下文将结合实例对本公开作进一步的描述,但是本公开当然不受 这些实例限制。
实例1
斯诺泰ST-O(Snowtex ST-O)(日产化学株式会社-粒度: 10-20nm,固体含量:20.5重量%),pH值为大约2.8,用做胶态二氧 化硅溶胶。使用市售便携式pH计(商品名称:“Checker 1”,哈纳仪 器有限公司(Hana Instruments))来测量斯诺泰ST-O(Snowtex ST-O) 的pH值。将约20到30mL样本置于单独的容器中以测量pH值。
将1.0克的一份硝酸氧锆(日本和光纯药工业株式会社)溶于1.9 克蒸馏水中。将所得的硝酸氧锆溶液与5.3克斯诺泰ST-O(Snowtex ST-O)胶态二氧化硅溶胶混合。
单独地,将聚乙烯醇(可乐丽聚乙烯醇PVA-105(KURARAY POVAL PVA-105)-日本可乐丽株式会社)(一种有机粘结剂)溶于蒸 馏水中,以制备5重量%聚乙烯醇溶液。
同样,将0.6克的2-基乙醇(日本和光纯药工业株式会社)溶 于1.8克水中,并缓缓加入1.8克乙酸(日本和光纯药工业株式会社) 中和所得溶液以制备氨基乙醇溶液。
将0.1克阿米耶105(AMIET 105)(花王公司)(一种表面活性 剂)、0.2克氨基乙醇溶液和4.8克此前制备的含有硝酸氧锆的二氧化 硅溶胶加入至6克5重量%聚乙烯醇溶液中以生成混合物。
将该混合物涂覆在经硅氧烷处理后的聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)膜上(日本东丽公司-拉米拉(LUMILAR))并在室温下干燥 过夜。将干燥后的前体膜从PET膜上剥离,并置于氧化载体上在电 炉中进行烧制。进行烧制时,使温度在3小时内从室温缓缓升至500 ℃(加热速率:2.65℃/min)以除去有机粘结剂。然后使温度在一小时 内升至1200℃(加热速率:12℃/分钟),烧制过程在1200℃下持续约 30分钟。
即可制得透明的玻璃陶瓷自支承膜。使用测微器测量该膜几个位 置的厚度,结果为约50μm。X射线衍射(XRD)分析证实透明的烧制 后样品含有t-ZrO2(四面体氧化锆)细晶。更具体地讲,自支承玻璃膜 被证实具有这样的结构,即在SiO2基质玻璃中分散有ZrO2细晶。TEM 影像直接观察显示t-ZrO2的平均粒度为5到10nm。该膜具有柔韧性, 使得以手指按压时,它会弯曲。图1示出了该膜经过1200℃烧制后的 XRD结果。
实例2-6
通过与实例1类似的方法制备自支承玻璃膜,不同的是更改了最 终烧制温度,如表1所示。表1还示出了以与实例1相同的方法计算 出的细晶平均粒度和膜厚度。
表1
  实例   序号   胶态二氧化硅溶   胶的pH值   烧制温   度   烧制后   外观   XRD结果   (氧化锆细晶)   ZrO2粒度   膜厚度   1   2.8   1200℃   透明膜   t-ZrO2   5-10nm   50μm   2   2.8   600℃   透明膜   t-ZrO2   <5nm   80μm   3   2.8   800℃   透明膜   t-ZrO2   <5nm   70μm   4   2.8   1000℃   透明膜   t-ZrO2   5-8nm   70μm   5   2.8   1200℃   透明膜   t-ZrO2   5-10nm   60μm   6   2.8   1300℃   透明膜   t-ZrO2   5-15nm   60μm
如表1中所示,烧制之后,每个实例均可产出透明的自支承膜。 此外,所有的样品均显示具有足够的柔韧性,当以手指按压时会发生 弯曲。图2a-2e示出了烧制后膜的XRD结果。
实例7
用与实例1类似的方法制备了自支承玻璃膜,不同的是以2重量 %的羟丙基甲基纤维素(TC-5-日本信越化学株式会社)水溶液而不是 以聚乙烯醇作为有机粘结剂。烧制后的自支承膜是透明的,并具有足 够的柔韧性,当以手指按压时会发生弯曲。使用与实例1中所采用的 那些方法类似的方法和XRD,确定细晶平均粒度为5-10nm,膜厚度为 约50μm。
实例8
用与实例1类似的方法制备自支承玻璃膜,不同的是以2重量% 甲基纤维素(25cP-日本和光纯药工业株式会社)水溶液而不是以聚 乙烯醇作为有机粘结剂。烧制后的自支承膜是透明的,并具有足够的 柔韧性,当以手指按压时会发生弯曲。使用与实例1中所采用的那些 方法类似的方法和XRD,确定细晶平均粒度为5-10nm,膜厚度为60μm。
实例9
用与实例1类似的方法制备自支承玻璃膜,不同的是以斯诺泰 ST-OS(Snowtex ST-OS)(粒度:8-11nm,固体含量:20.5重量%) 而不是以斯诺泰ST-O(Snowtex ST-O)作为胶态二氧化硅溶胶。采用 与实例1相同的pH值测量方法测得该胶态二氧化硅溶胶的pH值为 2.8。烧制后的自支承膜是透明的,并具有足够的柔韧性,当以手指按 压时会发生弯曲。使用与实例1中所采用的那些方法类似的方法和 XRD,确定细晶平均粒度为5-10nm,膜厚度为50μm。
实例10
用与实例1类似的方法制备自支承玻璃膜,不同的是以斯诺泰 ST-O40(Snowtex ST-O40)(粒度:20-30nm,固体含量:40.8重量% 而不是以斯诺泰ST-O(Snowtex ST-O)作为胶态二氧化硅溶胶。烧制 后的自支承膜是透明的,并具有足够的柔韧性,当以手指按压时会发 生弯曲。使用与实例1中所采用的那些方法类似的方法和XRD,确定 细晶平均粒度为5-10nm,膜厚度为60μm。
实例11-13
用与实例1类似的方法制备自支承玻璃膜,如下面的表2所示, 不同的是以斯诺泰ST-O40(Snowtex ST-O40)(粒度:20-30nm,固 体含量:40.8重量%)和斯诺泰ST-OXS(Snowtex ST-OXS)(粒度: 4-6nm,固体含量:10.5重量%)而不是以斯诺泰ST-O(Snowtex ST-O) 作为胶态二氧化硅溶胶。烧制后的自支承膜是透明的,并具有足够的 柔韧性,当以手指按压时会发生弯曲。表2示出了使用与实例1中所 采用的那些方法类似的方法测得的细晶平均粒度和膜厚度以及XRD结 果。
表2
  实例   序号   胶态二氧化硅溶   胶的组成   ST-040∶ST-OXS   胶态二氧   化硅溶胶   的pH值   烧制后   外观   XRD结果   (氧化锆细晶)   ZrO2粒度   厚度   11   70∶30   2.8   透明膜   t-ZrO2   5-10nm   50μm   12   60∶40   2.8   透明膜   t-ZrO2   5-10nm   60μm   13   40∶60   2.8   透明膜   t-ZrO2   5-10nm   60μm
实例14-18
用与实例1类似的方法制备自支承玻璃膜,不同的是更改了硝酸 氧锆的量,如表3所示。表3还示出了使用与实例1中所采用的那些 方法类似的方法测得的细晶平均粒度和膜厚度以及XRD结果。
表3
  实例   序号  相对于  SiO2+ZrO2的  ZrO2含量   胶态二氧   化硅溶胶   的pH值   烧制后   外观   XRD结果   (氧化锆细晶)   ZrO2粒度   厚度   14  10.   2.8   透明膜   t-ZrO2   5-10nm   70μm   15  20%   2.8   透明膜   t-ZrO2   5-10nm   80μm   16  40%   2.8   透明膜   t-ZrO2   5-10nm   60μm   17  50%   2.8   透明膜   t-ZrO2   5-10nm   50μm   18  60%   2.8   不透明   膜   t-ZrO2   5-10nm   50μm
实例19
用与实例1类似的方法制备自支承玻璃膜,不同的是使用了乙酸 氧锆(添川理化学株式会社)而没有使用硝酸氧锆。如表4所示,烧 制后的自支承膜是透明的,并具有足够的柔韧性,当以手指按压时会 发生弯曲。使用与实例1中所采用的那些方法类似的方法和XRD,确 定细晶平均粒度为5-10nm,膜厚度为50μm。
表4
  实例   序号   氧锆化合物   胶态二氧化硅   溶胶的pH值   烧制后   外观   XRD结果   (氧化锆细晶)   ZrO2粒度   厚度   19   乙酸氧锆   2.8   透明膜   t-ZrO2   5-10nm   50μm
实例20-27
用与实例1类似的自支承玻璃膜,不同的是使用了以下表5中所 列的溶剂,而没有使用2-氨基乙醇和乙酸的混合物。所有烧制后的膜 都是透明的,并具有足够的柔韧性,当以手指按压时会发生弯曲。
表5
  实例   序号   有机溶剂   胶态二氧化硅   溶胶的pH值   烧制后外   观   XRD结果   (氧化锆细晶)   ZrO2粒度   厚度   20   乳酸   2.8   透明膜   t-ZrO2   5-10nm   80μm   21   1,4-丁二醇   2.8   透明膜   t-ZrO2   5-10nm   60μm   22   γ-丁内酯   2.8   透明膜   t-ZrO2   5-10nm   70μm   23   乙二醇   2.8   透明膜   t-ZrO2   5-10nm   50μm   24   丙三醇   2.8   透明膜   t-ZrO2   5-10nm   60μm   25   聚(乙二醇)单   甲醚Mn350   2.8   透明膜   t-ZrO2   5-10nm   40μm   26   二乙醇胺(与乙   酸混合)   2.8   透明膜   t-ZrO2   5-10nm   60μm   27   三乙醇胺(与乙   酸混合)   2.8   透明膜   t-ZrO2   5-10nm   70μm
比较例1
用与实例1类似的方法制备自支承玻璃膜,不同的是以斯诺泰 ST-C(Snowtex ST-C)(日产化学株式会社-粒度:10-20nm,固体含 量:20.5重量%,pH8.6)而不是以斯诺泰ST-O(Snowtex ST-O)作 为胶态二氧化硅溶胶。当二水硝酸氧锆(日本和光纯药工业株式会社) 的蒸馏水溶液与该溶胶混合时,生成沉淀而不能形成溶胶混合物。
比较例3和2
用与实例1类似的方法制备自支承玻璃膜,不同的是更改了最终 的烧制温度,如表6所示。
表6
  比较例   胶态二氧化硅溶   胶的pH值   烧制温度   烧制后外观   厚度   1   8.6   -   -   -   2   2.8   400℃   棕色膜   100μm   3   2.8   500℃   黄色膜   90μm
如表6所示,在烧制温度为400℃和500℃时,可观察到残碳的着 色作用。
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