专利名称：一种纳米二氧化硅陶瓷复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米二氧化硅陶瓷复合材料及其制备方法。
本发明提供的技术方案是一种纳米二氧化硅陶瓷复合材料，它是以纳米二氧化硅为原料，经成型、烧结，制成纳米二氧化硅陶瓷后，利用二氧化硅陶瓷上的微孔吸附有机化合物或有机化合物的混合物而得。
上述纳米二氧化硅的粒径为1～200纳米。
上述有机化合物为有机溶剂或具有光学特性的有机试剂或有机聚合物。
上述有机化合物为具有旋光特性的聚合物、在红外区、可见光区或紫外区有吸收的化合物。
上述有机溶剂为醇类、醚类、酯类、酮类、芳香烃类或脂肪烃类。
本发明还提供了上述纳米二氧化硅陶瓷复合材料的制备方法，以纳米二氧化硅为原料，经成型、烧结，制成纳米二氧化硅陶瓷后，利用二氧化硅陶瓷上的微孔吸附有机化合物或有机化合物的混合物。
为了得到纳米二氧化硅陶瓷/有机高分子复合材料，在上述制备方法中，可利用二氧化硅陶瓷上的微孔吸附聚合物单体后聚合。
上述聚合物单体为具有活性双键的化合物如苯乙烯、二乙烯苯、丁二烯、戊二烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯，环状单体如己内酯、丙交酯、己内酰胺或热固性树脂类如环氧树脂、双马来酰亚胺等。
二氧化硅陶瓷对具有光学活性的有机化合物的吸附量可以在10％～100％(有机化合物∶二氧化硅陶瓷，重量比)之间调整。
本发明制备了一种新型的光功能复合材料，该材料由二氧化硅陶瓷与有机化合物复合而成，光透过滤可调，材料的机械性能优异。本发明利用烧结后的二氧化硅陶瓷上的微孔吸附有机化合物(1)吸附有机溶剂，该陶瓷变为完全透明，而溶剂蒸发后又重新变成不透明，利用溶剂的吸附—脱附过程可使该陶瓷在透明—不透明之间变换。(2)吸附一些具有特殊的光学特性的有机溶剂，例如，旋光性试剂、对某些波长的光具有特殊吸收的试剂。可制得具有某些特殊光学性能的透明材料。(3)吸附聚合物单体后聚合，可得到透明的纳米二氧化硅陶瓷/有机高分子复合材料。本发明的方法简单便于推广实施。所得复合材料可应用于光电子，生物医学，新型建材等高新技术领域。
实施例2称取100克粒径在2纳米左右的二氧化硅粉末，在10atm的压力下压制成片状，800℃常压下烧结一小时。将烧制好的二氧化硅陶瓷置入丙酮溶剂中，30秒左右，陶瓷变的完全透明。将透明的陶瓷从丙酮中取出，3-5分钟后随着丙酮的挥发，陶瓷又重新变的不透明。
将醇类、醚类、酯类、酮类、芳香烃类或脂肪烃类的有机溶剂代替实施例1中的乙醇或实施例2中的丙酮可得到相应的纳米二氧化硅陶瓷复合材料。
实施例3称取100克粒径在100纳米左右的二氧化硅粉末，在10atm的压力下压制成片状，800℃常压下烧结一小时。将烧制好的二氧化硅陶瓷置入苯溶剂中，30秒左右，陶瓷变的完全透明。将透明的陶瓷从苯中取出，用紫外分光光度计测定，可得在256nm附近有强吸收的陶瓷复合材料。
实施例4称取100克粒径在200纳米左右的二氧化硅粉末，在10atm的压力下压制成片状，800℃常压下烧结一小时。将烧制好的二氧化硅陶瓷置入饱和葡萄糖溶液中，1分钟左右，陶瓷变的完全透明。将透明的陶瓷从葡萄糖溶液中取出，可得具有旋光特性的光学二氧化硅陶瓷复合材料。
实施例5称取100克粒径在50纳米左右的二氧化硅粉末，在10atm的压力下压制成片状，800℃常压下烧结一小时。称取约20克甲基丙烯酸甲酯单体，加入0.1克的过氧化二苯甲酰配制成单体溶液。将烧结好的二氧化硅陶瓷置入单体溶液中室温浸泡30分钟，取出，置入密闭的容器中60℃固化24小时。得到完全透明的陶瓷/聚合物复合材料。
实施例6称取100克粒径在50纳米左右的二氧化硅粉末，在10atm的压力下压制成片状，800℃常压下烧结一小时。称取约20克苯乙烯单体，加入0.1克的过氧化二苯甲酰配制成单体溶液。将烧结好的二氧化硅陶瓷置入单体溶液中室温浸泡30分钟，取出，置入密闭的容器中60℃固化24小时。得到完全透明的陶瓷/聚合物复合材料。
将具有活性双键的化合物如苯乙烯、二乙烯苯、丁二烯、戊二烯、甲基丙烯酸丁酯，环状单体如己内酯、丙交酯、己内酰胺或热固性树脂类如环氧树脂、双马来酰亚胺等代替实施例5中的甲基丙烯酸甲酯或实施例6中的过氧化二苯甲酰可得到相应的纳米二氧化硅陶瓷/聚合物复合材料。
权利要求
1.一种纳米二氧化硅陶瓷复合材料，其特征在于它是以纳米二氧化硅为原料，经成型、烧结，制成纳米二氧化硅陶瓷后，利用二氧化硅陶瓷上的微孔吸附有机化合物或有机化合物的混合物而得。
2.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅陶瓷复合材料，其特征在于纳米二氧化硅的粒径为1～200纳米。
3.根据权利要求1或2所述的纳米二氧化硅陶瓷复合材料，其特征在于所述有机化合物为有机溶剂或具有光学特性的有机试剂或有机聚合物。
4.根据权利要求1或2所述的纳米二氧化硅陶瓷复合材料，其特征在于所述有机化合物为具有旋光特性的聚合物、在红外区、可见光区或紫外区有吸收的化合物。
5.根据权利要求3所述的纳米二氧化硅陶瓷复合材料，其特征在于所述有机溶剂为醇类、醚类、酯类、酮类、芳香烃类或脂肪烃类。
6.权利要求1所述纳米二氧化硅陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于以纳米二氧化硅为原料，经成型、烧结，制成纳米二氧化硅陶瓷后，利用二氧化硅陶瓷上的微孔吸附有机化合物或有机化合物的混合物。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述有机化合物为有机聚合物，利用二氧化硅陶瓷上的微孔吸附聚合物单体后聚合，可得到透明的纳米二氧化硅陶瓷/有机高分子复合材料。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于聚合物单体为具有活性双键的化合物、环状单体或热固性树脂类。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于聚合物单体为苯乙烯、二乙烯苯、丁二烯、戊二烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、己内酯、丙交酯、己内酰胺、环氧树脂或双马来酰亚胺。
全文摘要
本发明涉及一种纳米二氧化硅陶瓷复合材料它是以纳米二氧化硅为原料,经成型、烧结,制成纳米二氧化硅陶瓷后,利用二氧化硅陶瓷上的微孔吸附有机化合物或有机化合物的混合物而得。本发明制备了一种新型的光功能复合材料,该材料由二氧化硅陶瓷与有机化合物复合而成,光透过滤可调,材料的机械性能优异。本发明的方法简单便于推广实施。所得复合材料可应用于光电子,生物医学,新型建材等高新技术领域。
文档编号C04B35/14GK1378995SQ02115850
公开日2002年11月13日 申请日期2002年5月17日 优先权日2002年5月17日
发明者刘立建, 刘继延 申请人:武汉大学