[發明專利]一種疏水彈性二氧化硅纖維氣凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 202211143302.5
• 申請日: 2022-09-20
• 公開（公告）號: CN115304819B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 孟哲一;王廣達;胡澤旭;朱美芳;王雪芬;朱麗萍;相恒學;成艷華
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08J9/40;C08L5/08;C08L29/04;C08L1/02;C08L71/02;C08K7/10;C09K3/32;D01F9/10;C01B33/158;C01B33/159
• 代理公司: 西安杜諾匠心專利代理事務所(普通合伙) 61272
• 代理人: 葉厚平

本申請公開了一種疏水彈性二氧化硅纖維氣凝膠及其制備方法，屬于二氧化硅氣凝膠技術領域。本申請的制備方法包括：配制分散有正硅酸四乙酯、草酸和聚乙烯醇的紡絲液；將所述紡絲液進行靜電紡絲，并在紡絲完成后煅燒成型纖維，得到二氧化硅納米纖維；將所述二氧化硅納米纖維與軟骨架材料、交聯劑混合分散于凍干溶劑中，并將所得分散液進行冷凍干燥，得到二氧化硅纖維氣凝膠；將所述二氧化硅纖維氣凝膠進行交聯改性，得到疏水彈性二氧化硅纖維氣凝膠。本申請制備方法不僅能夠使得二氧化硅纖維氣凝膠的力學性能顯著增強，而且有利于改善其疏水性能，從而制備得到體積收縮率低、體積密度小、疏水、油中不解體以及彈性較高的二氧化硅纖維氣凝膠。

技術領域

本申請屬于二氧化硅纖維氣凝膠技術領域，尤其涉及一種疏水彈性二氧化硅纖維氣凝膠及其制備方法。

背景技術

石油開采、運輸和存儲過程中不可避免地發生一些溢油事故，大面積的水上浮油不僅造成油品能源的極大損失，而且嚴重危害生物安全和生態環境，因而需要開發可有效治理水上浮油問題的介質材料。

目前，治理水上浮油問題可供采用的介質材料主要有分散劑、固化劑和吸附劑等。其中，吸附劑因具有完全清除浮油的潛力，同時對生態環境沒有副作用而備受關注。二氧化硅纖維氣凝膠具有比表面積大、孔隙率高、體積密度低和易于疏水彈性等特點，因而是一種高性能的浮油吸附材料。

但是，現有技術制備的二氧化硅纖維氣凝膠普遍存在脆性大、力學強度低、彈性差、成型性低和生產成本高等缺點，嚴重限制其在水上浮油治理中的應用。

發明內容

本申請的目的在于提供一種疏水彈性二氧化硅纖維氣凝膠及其制備方法，用以解決現有二氧化硅纖維氣凝膠的脆性大、力學強度低、彈性差、成型性低和生產成本高的技術問題。

為了實現上述目的，本申請實施例的技術方案是：

本申請實施例的第一方面提供了一種疏水彈性二氧化硅纖維氣凝膠的制備方法，該制備方法包括以下步驟：

S10：配制分散有正硅酸四乙酯、草酸和聚乙烯醇的紡絲液；

S20：將所述紡絲液進行靜電紡絲，并在紡絲完成后煅燒成型纖維，得到二氧化硅納米纖維；

S30：將所述二氧化硅納米纖維與軟骨架材料、交聯劑混合分散于凍干溶劑中，并將所得分散液進行冷凍干燥，得到二氧化硅纖維氣凝膠；

S40：將所述二氧化硅纖維氣凝膠進行交聯改性，得到疏水彈性二氧化硅纖維氣凝膠。

在本申請實施例第一方面優選的實現方式中，所述配制分散有正硅酸四乙酯、草酸和聚乙烯醇的紡絲液的方法包括：

將正硅酸四乙酯與草酸溶解于水中并進行水解6-10h，得到水解液；

將聚乙烯醇水溶液加入到所述水解液中并繼續水解2-5d，得到紡絲液。

在本申請實施例第一方面優選的實現方式中，所述配制成的紡絲液中的組分含量為：

各組分含量之和為100％。

在本申請實施例第一方面優選的實現方式中，所述進行靜電紡絲時，電壓為12-25kV，接收距離為10-40cm。

在本申請實施例第一方面優選的實現方式中，所述紡絲完成后的煅燒成型纖維中，升溫速率為3-5℃/min，煅燒溫度為600-800℃，煅燒時間為2-3h。

在本申請實施例第一方面優選的實現方式中，所述軟骨架材料為聚乙烯醇、殼聚糖、纖維素納米晶、纖維素長纖中的一種；所述凍干溶劑為水和叔丁醇的混合溶液。

在本申請實施例第一方面優選的實現方式中，所述分散液中的組分含量為：