[發明專利]一種疏水親油的柔性二氧化硅氣凝膠及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210098104.5
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114394600A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 車淳山;周穎博;孔綱;賴德林
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C01B33/158
• 分類號: C01B33/158;B01J20/10;B01J20/28;C02F1/40;C02F1/28;B01J20/30
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 齊鍵

本發明公開了一種疏水親油的柔性二氧化硅氣凝膠及其制備方法和應用。本發明的疏水親油的柔性二氧化硅氣凝膠的制備方法包括以下步驟：1)將甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、表面活性劑和酸催化劑分散在水中，進行水解，得到二氧化硅溶膠；2)將二氧化硅溶膠和堿催化劑混合后注入模具，靜置，得到二氧化硅醇凝膠；3)將二氧化硅醇凝膠浸入乙醇，進行老化，再常壓干燥，即得疏水親油的柔性二氧化硅氣凝膠。本發明的疏水親油的柔性二氧化硅氣凝膠具有超疏水性和優異的柔韌性，且其制備過程簡單、綠色環保、危險性低、能耗低、成本低，在疏水吸油、油水分離領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及二氧化硅氣凝膠技術領域，具體涉及一種疏水親油的柔性二氧化硅氣凝膠及其制備方法和應用。

背景技術

二氧化硅氣凝膠是一種在膠體粒子間通過硅氧化學鍵連接的納米多孔非晶固態材料，具有密度低、孔隙率高、比表面積大、導熱性低等優點，可以用于隔熱材料、隔音材料、吸附劑、催化劑載體、節能材料和集成電路襯底材料等，具有廣闊的應用前景。然而，傳統的二氧化硅氣凝膠的強度低、韌性差，且在二氧化硅氣凝膠干燥階段通常采用的是超臨界干燥工藝，超臨界干燥過程對設備要求高，能耗大，危險性高，這些因素都限制了二氧化硅氣凝膠的大規模生產和實際應用。

隨著工業化程度的提高，石油已經成為當今世界最重要的能源，是維系人類社會賴以生存和發展的物質基礎。石油在開采、運輸、使用過程中不可避免會因為泄露而造成水資源污染，原油中含有的烷烴、環烷烴、芳香烴等有機物對于生態環境的危害很大。二氧化硅氣凝膠吸收油脂的能力很強，可以作為吸附劑來吸附水中的有機污染物，尤其是疏水改性后的氣凝膠，其含有的親油基團有利于有機污染物的吸附，但由于普通二氧化硅氣凝膠的機械性能較差，有著固有的脆性，而且疏水改性的步驟繁瑣，這些因素都限制了二氧化硅氣凝膠在石油污染水體處理中的實際應用。

因此，開發一種具有超疏水性、柔韌性優異、制備成本低的二氧化硅氣凝膠具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種疏水親油的柔性二氧化硅氣凝膠及其制備方法和應用。

本發明所采取的技術方案是：

一種疏水親油的柔性二氧化硅氣凝膠的制備方法包括以下步驟：

1)將硅烷、表面活性劑和酸催化劑分散在水中，進行水解，得到二氧化硅溶膠；所述硅烷由甲基三乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷按照體積比1:0.0909～0.8182組成；

2)將二氧化硅溶膠和堿催化劑混合后注入模具，靜置，得到二氧化硅醇凝膠；

3)將二氧化硅醇凝膠浸入乙醇，進行老化，再常壓干燥，即得疏水親油的柔性二氧化硅氣凝膠。

優選的，一種疏水親油的柔性二氧化硅氣凝膠的制備方法包括以下步驟：

1)將硅烷、表面活性劑和酸催化劑分散在水中，進行水解，得到二氧化硅溶膠；所述硅烷由甲基三乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷按照體積比1:0.0909～0.8182組成；

2)將堿催化劑加入攪拌狀態的二氧化硅溶膠中，再注入模具，靜置，得到二氧化硅醇凝膠；

3)將二氧化硅醇凝膠浸入乙醇，進行老化，再常壓干燥，即得疏水親油的柔性二氧化硅氣凝膠。

優選的，步驟1)所述硅烷、表面活性劑、酸催化劑的摩爾比為1:0.03～0.11:0.00020～0.00045。

優選的，步驟1)所述硅烷、水的摩爾比為1:20～30。

優選的，步驟1)所述表面活性劑為十六烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨中的至少一種。

優選的，步驟1)所述酸催化劑為冰醋酸、鹽酸中的至少一種。