[發明專利]采用無氯無醇工藝制備二氧化硅氣凝膠復合材料的方法

有效

• 申請號: 201810005328.0
• 申請日: 2018-01-03
• 公開（公告）號: CN108314411B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 王天賦;陳庚
• 申請（專利權）人: 深圳中凝科技有限公司
• 主分類號: C04B30/02
• 分類號: C04B30/02;C04B38/00
• 代理公司: 廣州科沃園專利代理有限公司 44416
• 代理人: 張帥

本發明公開了一種采用無氯無醇工藝制備二氧化硅氣凝膠復合材料的方法，包括以下步驟：S1、采用水性硅源為原料，以不含氯離子的酸調節溶膠的pH值，除鹽后加入添加劑，攪拌均勻，得到第一混合溶液；S2、將纖維增強材料浸沒在所述第一混合溶液中，完成凝膠固化；S3、將得到的復合凝膠材料靜置，得到老化處理的復合凝膠材料；S4將老化處理后的復合凝膠材料放置于無氯、無醇置換劑中實現溶液均勻滲透；S5、使用無氯表面改性劑對所述復合凝膠進行表面甲基硅烷化改性；S6、對改性后的復合凝膠在進行干燥，得到二氧化硅氣凝膠復合材料。本發明提供一種配方中無氯離子、無醇類物質制備二氧化硅氣凝膠復合材料的方法。

技術領域

本發明涉及二氧化硅氣凝膠復合材料制備領域。更具體地說，本發明涉及一種采用無氯無醇工藝制備二氧化硅氣凝膠復合材料的方法。

背景技術

二氧化硅氣凝膠是一種新型的納米、多孔、低密度、非晶態材料，具有連續的三維網絡結構。二氧化硅氣凝膠的孔洞率高達80％-99％，孔洞典型尺寸為1-100nm，具有折射率低、楊氏模量小、聲阻抗低、導熱系數低和吸附性能強等優點，在化學、熱學、光學、聲學、電學等方面表現出獨特性質。二氧化硅氣凝膠在國內外已經投產使用，國內的產業化規模增速較快，已在石油化工、熱力管網、新能源汽車等多個領域投入使用并展現出優良的性能。

氣凝膠的研究近些年已成為研究者關注的熱點，但實現規模化生產的企業不多。其主要原因在于氣凝膠的干燥問題。氣凝膠的制備多采用溶膠凝膠法，在濕凝膠干燥過程中，由于凝膠表面溶劑揮發，固液界面被自由能更高的氣固界面所替代。為達到能量最低狀態，濕凝膠納米多孔網絡結構中的溶劑通過毛細作用、滲透作用擴散到濕凝膠表面，重新形成氣液界面。溶劑固有的表面張力所導致的毛細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，即使通過各種途徑控制孔徑的均勻度、降低溶劑表面張力、采用無明顯氣液界面的超臨界干燥等方法制備出完整塊狀氣凝膠，其尺寸和強度也很難達到應用所需的要求，且制備工藝復雜，不易控制，難以進行產業化生產。塊狀氣凝膠的應用也受到氣凝膠極低的剪切強度的限制而受限，因此必須采用其他方法對氣凝膠進行強化處理。

現有最為常見的氣凝膠一次復合增強材料為纖維。纖維的形式可以是短切纖維，如超細硬硅鈣石纖維、水鎂石纖維等；也可以是連續態長纖維，如纖維氈、纖維板。制備的方法是在溶膠中加入增強材料，形成復合凝膠，再通過干燥制備出具有一定強度的氣凝膠復合材料。必要時可加入分散劑、無機添加劑等輔助材料。