CN106467388B - 大体积柔性气凝胶及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶金、化工生产技术领域，具体是一种大体积柔性气凝胶及其制作方法。包括以下成分：12～18份甲基三乙氧基硅烷、2～6份乙烯基三甲氧基硅烷、110～160份甲醇、3～8份氨水。本发明还公开了一种大体积柔性气凝胶的制作方法。本发明制作出的气凝胶的密度为0.081g/cm3，且强度高，具有如海绵一样的柔韧性及可伸缩性，放入水中与水完全分离，具有超疏水性。

Description

大体积柔性气凝胶及其制作方法
技术领域
本发明属于冶金、化工生产技术领域，具体是一种大体积柔性气凝胶及其制作方法。
背景技术
气凝胶是由聚合物或胶体料子相互结合形成多孔网络结构，干燥后孔隙由气态物质填充的一种超轻固态材料，是吉尼斯世界纪录最轻的一类固体材料。气凝胶是一种分散介质为气体的凝胶材料，固体和孔隙结构均为纳米量级。气凝胶的种类很多，有硅系、碳系、硫系、金属氧化物系，一般常见的为硅气凝胶。气凝胶具有纳米结构、高比表面积、高孔隙率、低密度、低介电常数和极好的隔热性能。气凝胶独特的结构特性使其在热学、声学、光学、电学等方面具有特殊的性能，有广泛的应用价值和前景。
现有技术中，值得一提的是制备过程中的干燥工艺并非一定是传统的超临界干燥，随着实验技术的进步，许多常压干燥方法取代了超临界干燥过程，克服了其制备周期长，生产成本高，实际应用小等弊端，目前在气凝胶的制备方法、结构控制、性能测试及其应用方面积累了很多经验。可以肯定的是以往的研究成果为目前的研究提供了坚实的基础，但由于传统工艺存在的诸多缺点，如昂贵的制备成本，再加上纳米多孔气凝胶材料本身的高脆性和低强度等不足大大制约了气凝胶的发展。因此，急需一种经济有效的方法制备出性能更加优越的气凝胶材料是国内外研究学者共同的目标。
发明内容
针对上述现有技术中的不足之处，本发明旨在提供一种大体积柔性气凝胶及其制作方法，制备出的气凝胶强度高、制备成本低、密度低及柔韧性好。
为解决上述技术问题，本发明的大体积柔性气凝胶，包括以下成分：12～18份甲基三乙氧基硅烷、2～6份乙烯基三甲氧基硅烷、110～160份甲醇、3～8份氨水；其制作方法如下：1)量取上述量份的甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲醇、氨水备用；2)将称量好的甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲醇在搅拌条件下混合，加入氨水，然后在常温下静置2～3h；3)将步骤2)中配制的溶液倒入天然棉花，或高分子人造棉，或无机纤维棉中，通过50～65℃下静置30～46h，在55～65℃下进行第一次干燥，干燥1～2h后，在90～210℃下进行第二次干燥，制备出大体积气凝胶；4)将步骤3)中制备的气凝胶包裹于高分子薄膜材料中，制备出具备良好力学性能的增强型气凝胶。
优选的，包括以下成分：12份甲基三乙氧基硅烷、2份乙烯基三甲氧基硅烷、110份甲醇、3份氨水。
优选的，包括以下成分：18份甲基三乙氧基硅烷、6份乙烯基三甲氧基硅烷、160份甲醇、8份氨水。
一种大体积柔性气凝胶的制作方法，包括以下步骤：
1)量取上述量份的甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲醇、氨水备用；
2)将称量好的甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲醇在搅拌条件下混合，加入氨水，然后在常温下静置2～3h；
3)将步骤2)中配制的溶液倒入天然棉花，或高分子人造棉，或无机纤维棉中，通过50～65℃下静置30～46h，在55～65℃下进行第一次干燥，干燥1～2h后，在90～210℃下进行第二次干燥，制备出大体积气凝胶；
4)将步骤3)中制备的气凝胶包裹于高分子薄膜材料中，制备出具备良好力学性能的增强型气凝胶。
本发明的大体积柔性气凝胶及其制作方法具有以下优点：1、采用本发明制作出的气凝胶的密度为0.081g/cm3，且强度高，具有如海绵一样的柔韧性及可伸缩性，放入水中与水完全分离，具有超疏水性。2、本发明的气凝胶还具有良好的吸声性能及隔热性能，可作为优质高分子隔热材料。3、本发明的制作方法简单、高效、生产成本低，具有很好的经济价值和市场前景。
附图说明
图1为本发明的大体积柔性气凝胶的制作方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
如图1所示，量取12份甲基三乙氧基硅烷、2份乙烯基三甲氧基硅烷、110份甲醇在搅拌条件下混合，加入3份氨水，然后在常温下静置2h；将上述溶液在50℃下静置30h，在55℃下进行第一次干燥，干燥1h后，在90℃下进行第二次干燥，制备出气凝胶；将上述配制的溶液倒入天然棉花，或高分子人造棉，或无机纤维棉中，通过步骤处理后，制备出大体积气凝胶；将上述制备的气凝胶包裹于高分子薄膜材料中，制备出具备良好力学性能的增强型气凝胶。
实施例2
如图1所示，量取18份甲基三乙氧基硅烷、6份乙烯基三甲氧基硅烷、160份甲醇在搅拌条件下混合，加入8份氨水，然后在常温下静置3h；将上述溶液在65℃下静置46h，在65℃下进行第一次干燥，干燥2h后，在210℃下进行第二次干燥，制备出气凝胶；将上述配制的溶液倒入天然棉花，或高分子人造棉，或无机纤维棉中，通过步骤处理后，制备出大体积气凝胶；将上述制备的气凝胶包裹于高分子薄膜材料中，制备出具备良好力学性能的增强型气凝胶。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种大体积柔性气凝胶，其特征在于，包括以下成分：12～18份甲基三乙氧基硅烷、2～6份乙烯基三甲氧基硅烷、110～160份甲醇、3～8份氨水；其制备方法如下：1)量取上述量份的甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲醇、氨水备用；2)将称量好的甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲醇在搅拌条件下混合，加入氨水，然后在常温下静置2～3h；3)将步骤2)中配制的溶液倒入天然棉花，或高分子人造棉，或无机纤维棉中，通过50～65℃下静置30～46h，在55～65℃下进行第一次干燥，干燥1～2h后，在90～210℃下进行第二次干燥，制备出气凝胶，处理后，制备出大体积气凝胶；4)将步骤3)中制备的气凝胶包裹于高分子薄膜材料中，制备出具备良好力学性能的增强型气凝胶。
2.根据权利要求1所述的大体积柔性气凝胶，其特征在于，包括以下成分：12份甲基三乙氧基硅烷、2份乙烯基三甲氧基硅烷、110份甲醇、3份氨水。
3.根据权利要求1所述的大体积柔性气凝胶，其特征在于，包括以下成分：18份甲基三乙氧基硅烷、6份乙烯基三甲氧基硅烷、160份甲醇、8份氨水。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的大体积柔性气凝胶的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)量取上述量份的甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲醇、氨水备用；
2)将称量好的甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲醇在搅拌条件下混合，加入氨水，然后在常温下静置2～3h；
3)将步骤2)中配制的溶液倒入天然棉花，或高分子人造棉，或无机纤维棉中，通过50～65℃下静置30～46h，在55～65℃下进行第一次干燥，干燥1～2h后，在90～210℃下进行第二次干燥，制备出大体积气凝胶；
4)将步骤3)中制备的气凝胶包裹于高分子薄膜材料中，制备出具备良好力学性能的增强型气凝胶。
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