[發明專利]二氧化鈦納米顆粒增強改性有機硅樹脂耐熱多孔塊體材料的制備方法

無效

• 申請號: 201410042599.5
• 申請日: 2014-01-29
• 公開（公告）號: CN103772735A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 徐慧芳;董巍;徐云鶴;黃玉東;劉麗;宋飛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08J9/26;C08L83/04;C08K3/22
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技術領域

本發明涉及一種有機硅多孔塊體材料的制備方法，具體涉及一種二氧化鈦納米顆粒增強改性有機硅樹脂耐熱多孔塊體材料的制備方法。

背景技術

多孔材料由于其豐富的孔結構，被廣泛應用于吸附、隔熱等領域。其中硅基多孔材料由于原料豐富，制備方法簡單，性能優良而得到廣泛關注。現有的制備硅基多孔材料的方法涉及了二氧化硅的溶膠凝膠反應、疏水改性及超臨界干燥等復雜的程序，為簡化制備流程可以采用有機硅樹脂預聚體為原料常壓干燥制備疏水多孔材料。有機硅具有無機骨架和有機側基，因此具有無機材料優良的耐熱性和有機材料的韌性，其成型工藝簡單，性能優良。以有機硅為基體，制備隔熱耐高溫多孔材料，可以避免純無機陶瓷的脆性和成型復雜的問題。但有機硅樹脂在高溫下常發生向無機結構的轉化，從而導致高溫下的孔結構塌縮和宏觀塊體結構的破壞。

發明內容

為了解決現有的有機硅多孔材料制備工藝復雜、耐高溫隔熱性能差、結構不穩定，摻雜改性方法困難等問題，本發明提供了一種二氧化鈦納米顆粒增強改性有機硅樹脂耐熱多孔塊體材料的制備方法。為了提高其耐熱性同時增強多孔材料的隔熱能力，本發明采用具有高折光指數的二氧化鈦納米顆粒為增強材料，利用其高表面積及小尺寸等納米效應，控制形成不同晶體結構的二氧化鈦納米顆粒進行增強有機硅多孔材料，提高其在高溫下的結構穩定性。本發明方法簡單，避免了常規無機粉體顆粒大，在有機硅預聚體中分散性差等問題，并且采用常壓干燥的方法，節能環保，適用于大規模制備耐高溫的有機硅多孔材料。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種二氧化鈦納米顆粒增強改性有機硅樹脂耐熱多孔塊體材料的制備方法是按以下步驟進行的：

一、將二氧化鈦前驅體加入到溶劑中，配置成濃度為0.1~2mol/L的溶液，體積為30~60mL，在超聲作用下將濃度為2~4mol/L的堿溶液30~60mL滴加到以上溶液中，超聲處理10～20min，再進行機械攪拌1~4h，得到白色沉淀。

二、將白色沉淀用溶劑離心洗2~4次，再用蒸餾水抽濾洗至濾液pH值為7.0~7.5，再將白色沉淀用溶劑離心洗3~5次。

三、將以上洗凈的白色固體置于圓底燒瓶中，加入濃度為1~4mol/L的酸性溶液，加入量為30~100mL，在攪拌下進行回流加熱，加熱溫度為60~80℃，處理時間為2~8h，得到白色漿料。

四、將以上白色漿料抽濾，用蒸餾水洗至濾液pH值為6~7，再將白色沉淀用溶劑離心洗3~5次，得到白色的二氧化鈦膏狀物。

五、將以上白色的膏狀物加入到20~40g甲基硅樹脂預聚體溶液中，所述甲基硅樹脂預聚體溶液中甲基硅樹脂預聚體質量含量為15~40%，將混合物在超聲作用下分散15~25min，得到了分散均勻的混合物。然后在以上混合物中加入堿性溶液，調pH為8~10，攪拌3~5min，然后放于50~65℃的水浴中保溫24~72h，得到濕凝膠。

六、將濕凝膠用乙醇浸泡10~24h小時，然后倒掉廢液，反復浸泡3~5次。然后將其放于烘箱中，在常壓下干燥，干燥程序為40℃/72~120h，50℃/24~48h，60℃/24~48h，70℃/24~48h，80℃/24~48h，最終得到了二氧化鈦納米顆粒增強改性有機硅多孔塊體材料。

上述方法中，步驟一中所述的前驅體為以下之一：鈦酸四丁酯、異丙醇鈦、硫酸鈦或四氯化鈦。

上述方法中，步驟一中所述的前驅體溶劑為乙醇或蒸餾水。

上述方法中，步驟一中所述的堿溶液為氨水或氫氧化鈉的水溶液。

上述方法中，步驟二中所述的溶劑為乙醇或水。

上述方法中，步驟三中所述的酸性溶液為鹽酸或硝酸的水溶液。

上述方法中，步驟五中所述的甲基硅樹脂預聚體溶液中甲基硅樹脂預聚體的質量含量為20~35%，溶劑為乙醇。

上述方法中，步驟五中所述的白色的膏狀物加入到20~40g甲基硅樹脂預聚體溶液中，所述甲基硅樹脂預聚體溶液中甲基硅樹脂預聚體質量含量為15~40%。所述的白色膏狀物中二氧化鈦與甲基硅樹脂預聚體的質量比為5:95~40:60。

上述方法中，步驟五中所述的堿性溶液為氨水或氫氧化鈉水溶液。

上述方法中，步驟六中所述的將濕凝膠用乙醇浸泡20h小時，然后倒掉廢液，反復浸泡4次。然后將其放于烘箱中，在常壓下干燥，干燥程序為40℃/100h，50℃/236h，60℃/36h，70℃/40h，80℃/40h，最終得到了二氧化鈦納米顆粒增強改性有機硅多孔塊體材料。