[發明專利]塊狀疏水酚醛樹脂/二氧化硅復合氣凝膠及其制備方法

在審

• 申請號: 201410312000.5
• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN105295298A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 李永前
• 申請（專利權）人: 李永前
• 主分類號: C08L61/10
• 分類號: C08L61/10;C08L61/12;C08L61/08;C08K3/36;C08J9/28;C08J3/075
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于復合納米多孔材料制備技術領域，具體涉及一種塊狀疏水酚醛樹脂/二氧化硅復合氣凝膠及其制備方法。

背景技術

二氧化硅氣凝膠是以二氧化硅納米顆粒相互堆積圍成具有三維多孔結構的新材料。因具有低密度(0.003～0.8g·cm^-3)，高孔隙率(80～99.8％)，高比表面積(200～1000m²·g^-1)，低熱導率(～0.02W·m^-1K^-1)等性質使其在航空航天、化工、節能建筑、軍事、通訊、電子、冶金等應用領域有著十分廣闊的前景。

雖然氣凝膠的研究早已成為研究者關注的熱點，但迄今真正實現商業化規模生產并予以廣泛推廣應用的企業并不多。其主要原因在于氣凝膠的成型問題。氣凝膠的制備多采用溶膠凝膠法，在濕凝膠干燥過程中，由于氣液界面的存在產生了很大的毛細管作用力以及凝膠孔徑不完全均勻造成的凝膠骨架各向異性最終表現出骨架宏觀上受到較大的應力，引起骨架收縮開裂、網絡結構坍塌，導致制備所得的氣凝膠常常是粉體或顆粒，難以形成完整的塊體。

為制備出高品質的塊狀二氧化硅氣凝膠，在干燥工藝中一般需要采用超臨界干燥工藝。由于超臨界干燥需要高溫高壓過程，能源消耗大，工藝繁瑣，周期長，具有一定危險性，且產率較低，不利于工業化生產，高昂的成本嚴重制約了二氧化硅氣凝膠的普及應用。為了克服該問題，許多研究者嘗試采用常壓干燥的方法替代超臨界干燥來制備二氧化硅氣凝膠。如公開號為CN101244825A、CN102795631A的中國專利中以硅藻土為原料，通過堿溶、酸催化得到凝膠，經過有機溶劑交換和有機硅烷表面改性后在常壓下制備出二氧化硅氣凝膠。公開號為CN101244826A、CN102765726A的中國專利中以稻殼灰為原料通過溶膠凝膠法以及溶劑交換和表面改性處理在常壓干燥下得到二氧化硅氣凝膠。大連理工大學史非等以水玻璃為原料，分別用三甲基氯硅烷/六甲基二硅醚和乙醇/三甲基氯硅烷/庚烷溶液對二氧化硅水凝膠進行表面改性和溶劑交換，常壓干燥下制備出二氧化硅氣凝膠。J.L.Gurav等(JyotiL.Gurav，A.VenkateswaraRao，etal.JMaterSci，2010，45：503-510)以正硅酸四乙酯(TEOS)為原料，六甲基二硅氧烷和正己烷分別為改性劑和交換溶劑常壓下制備出二氧化硅氣凝膠。S.D.Bhagat等(SharadD.Bhagat，Chang-SupOh，Yong-HaKim，etal.MicroporousandMesoporousMaterials，2007，100：350-355)以及B.Xu等(BiXu，JackieY.Cai，etal.MicroporousandMesoporousMaterials，2012，148：145-151)和中國專利公開號為CN102765725A中以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)為原料，甲醇作為溶劑通過酸堿兩步催化法和常壓干燥制備出疏水的二氧化硅氣凝膠。公開號為CN1803602A、CN101318659A、CN101671030A、CN101973752A的中國專利采用纖維作為增強相通過溶劑置換，表面疏水處理和纖維增強工藝在常壓干燥下得到氣凝膠復合材料，雖然這些方法都采用了常壓干燥，但是還存在一些不足，表現在制備的二氧化硅氣凝膠以粉末為主，難以獲得塊體材料；采用額外的表面改性步驟和溶劑交換步驟，延長了生產周期，增加了成本。

因此，仍然需要一種工藝簡單、成本低廉、易于工業化生產的方法制備塊狀二氧化硅氣凝膠。

發明內容

本發明旨在填補現有技術中沒有制備塊狀二氧化硅氣凝膠的空白，本發明提供了一種塊狀疏水酚醛樹脂/二氧化硅復合氣凝膠及其制備方法。

本發明提供了一種塊狀疏水酚醛樹脂/二氧化硅復合氣凝膠，所述酚醛樹脂/二氧化硅復合氣凝膠中二氧化硅的質量百分含量為70～10％，所述合氣凝膠的表面具有起疏水作用的多孔結構，所述復合氣凝膠表面對水的接觸角為90～180°。

較佳地，所述復合氣凝膠的孔隙率為40～97.5％，孔徑分布為2～500nm。

較佳地，所述復合氣凝膠的BET比表面積為100～1000m²·g^-1。