二氧化硅气凝胶的疏水改性及常压干燥

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1、摘要二氧化硅气凝胶的疏水改性及常压干燥二氧化硅气凝胶是从溶胶．凝胶工艺衍生出来的非晶固态材料，其多孔率可达80．99．8％，其孔洞尺寸和胶体颗粒尺寸分别在1．100nm和2-60hm范围内，是典型的纳米材料。一般方法得到的二氧化硅气凝胶表面通常含有大量羟基，这使得其在空气中容易吸潮，遇水容易破碎，不利于其性能发挥，此外超临界干燥工艺具有高能耗、高危险、不可连续生产等特点影响了Si02气凝胶的广泛使用。因此避免在超临界条件下对凝胶进行干燥和改善气凝胶的疏水性是推动气凝胶广泛使用的关键。本论文主要研究内容包括：研究了疏水二氧化硅气凝胶的常压制备，考察了改性剂浓度对其结构的影响；研究

2、了莫来石纤维增强疏水二氧化硅的制备；并考察了热处理温度对气凝胶孔径结构的影响。本论文的主要结论如下：以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源，三甲基氯硅烷(，n忙S)为改性剂，经老化、表面疏水改性，常压干燥制备了高比表面积疏水Si02气凝胶。疏水Si02气凝胶与水的接触角达145。，在空气中的热稳定性为269。C；且比表面积达1035m2／g，具有典型的气凝胶结构特征。加入莫来石纤维增强的二氧化硅气凝胶成块性较好、无明显裂纹并且具有一定机械强度，具有良好的疏水性能。北京化-T大学硕士学位论文二氧化硅气凝胶经不同温度热处理后，其孔结构特性明显提高，平均孔径增加52．6％，孔体积增加45．9

3、％，密度降低32．2％，比表面积增加了10．6％，减小了常压干燥对气凝胶孔径结构的影响。建立疏水二氧化硅气凝胶改性效果的评测，通过推导计算出三甲基氯硅烷最大改性效果为3．21个／rim2，且该实验样品最佳改性效果为1．35．q-／nmz，相应的有效改性率为42．06％。关键词：二氧化硅气凝胶，疏水改性，常压干燥，莫来石纤维，热处理Il摘要SILICAAERoGELSHYDRoPHoBICMODIFIEDANDAMBIENTPRESSUREDRINGAbstractSilicaaerogelsfromthesol-gelprocessderivedfromtheamorphous

4、solidmaterial，theporousrateof80—99．8％，theholesizeandcolloidalparticlesize1—100nm，respectively，andthescopeof2-60nm，istypicalofnano—materials．Generalapproachtothesurfaceofthesilicaaerogelswithlargeamountofhydroxyl，whichmakesiteasytoabsorbmoistureintheair，watereasilybroken，thenegativeofitsperfo

5、rmance，inadditiontosupercriticaldryingprocesswithhighenergyconsumption，high—risk，non-consecutiveaffecttheproductioncharacteristicsofthewidespreaduseofsilicaaerogelS．Thereforetoavoidconditionsinsupercriticaldryingofthegelandtoimprovethehydrophobicaerogelsistopromotethewideruseofthekey．Inthisp

6、aper,themainresearchcontentsinclude：studyofthehydrophobicsilicaaerogelspreparedunderambientpressure，modifierconcentrationinvestigatedtheimpactofitsstructure；studiedmullitefiberreinforcedhydrophobicsilicaaerogels；andinspectedheattreatmenttemperatureontheporestructureofsilcaaerogels．Themaincon

7、clusionsofthispaperisasfollows：III北京化工大学硕士学位论文UsingTEOS(TEOS)assiliconsource，trimethylchlorosilane(TMCS)asamodifier，withtheagingofthesurfaceofhydrophobicmodification，ambientpressuredryingpreparationofahighsurfaceareahydrophobicsilicaaerogels．Hydrop