CN108047485A - 一种气凝胶材料及其制备方法 - Google Patents
一种气凝胶材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108047485A CN108047485A CN201711325347.3A CN201711325347A CN108047485A CN 108047485 A CN108047485 A CN 108047485A CN 201711325347 A CN201711325347 A CN 201711325347A CN 108047485 A CN108047485 A CN 108047485A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- melamine
- formaldehyde resin
- aerogel
- aerogel material
- aeroge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims abstract description 58
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 238000000352 supercritical drying Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims abstract description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical class OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- -1 hydroxyl Methyl Chemical group 0.000 claims description 6
- 239000001814 pectin Substances 0.000 claims description 6
- 235000010987 pectin Nutrition 0.000 claims description 6
- 229920001277 pectin Polymers 0.000 claims description 6
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 claims description 5
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims description 5
- 241000206575 Chondrus crispus Species 0.000 claims description 5
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 claims description 5
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 claims description 5
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 5
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 5
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 5
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 5
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 claims description 5
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 claims description 5
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 claims description 5
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 claims description 5
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 5
- 125000004029 hydroxymethyl group Chemical group [H]OC([H])([H])* 0.000 claims description 5
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 claims description 5
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 claims description 5
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 5
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 5
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 5
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 5
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 5
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims description 5
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 5
- 229920002907 Guar gum Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004354 Hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 claims description 4
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims description 4
- 125000002057 carboxymethyl group Chemical group [H]OC(=O)C([H])([H])[*] 0.000 claims description 4
- 239000000665 guar gum Substances 0.000 claims description 4
- 235000010417 guar gum Nutrition 0.000 claims description 4
- 229960002154 guar gum Drugs 0.000 claims description 4
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 4
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 4
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 claims description 4
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 4
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 claims description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- 229940071826 hydroxyethyl cellulose Drugs 0.000 claims description 3
- 229920003063 hydroxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 3
- 229960000292 pectin Drugs 0.000 claims description 3
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 claims description 3
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims description 3
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229940031574 hydroxymethyl cellulose Drugs 0.000 claims 2
- 241001474374 Blennius Species 0.000 claims 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims 1
- 150000002085 enols Chemical class 0.000 claims 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 claims 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 235000015424 sodium Nutrition 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 abstract description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 abstract 1
- 239000008098 formaldehyde solution Substances 0.000 abstract 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract 1
- 238000011112 process operation Methods 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 45
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 15
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 15
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 15
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 12
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 11
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N toluene-4-sulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 5
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 description 4
- IVJISJACKSSFGE-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound O=C.NC1=NC(N)=NC(N)=N1 IVJISJACKSSFGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229940068984 polyvinyl alcohol Drugs 0.000 description 4
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 4
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 2
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000005829 trimerization reaction Methods 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000007835 Cyamopsis tetragonoloba Species 0.000 description 1
- XZMCDFZZKTWFGF-UHFFFAOYSA-N Cyanamide Chemical compound NC#N XZMCDFZZKTWFGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 238000007171 acid catalysis Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012814 acoustic material Substances 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IWLBIFVMPLUHLK-UHFFFAOYSA-N azane;formaldehyde Chemical compound N.O=C IWLBIFVMPLUHLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000004786 cone calorimetry Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- OOSUHIIJYDMCCW-UHFFFAOYSA-N cyanamide;formaldehyde Chemical compound O=C.NC#N OOSUHIIJYDMCCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/28—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a liquid phase from a macromolecular composition or article, e.g. drying of coagulum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G12/00—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen
- C08G12/02—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes
- C08G12/26—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes with heterocyclic compounds
- C08G12/30—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes with heterocyclic compounds with substituted triazines
- C08G12/32—Melamines
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2201/00—Foams characterised by the foaming process
- C08J2201/04—Foams characterised by the foaming process characterised by the elimination of a liquid or solid component, e.g. precipitation, leaching out, evaporation
- C08J2201/048—Elimination of a frozen liquid phase
- C08J2201/0484—Elimination of a frozen liquid phase the liquid phase being aqueous
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2205/00—Foams characterised by their properties
- C08J2205/02—Foams characterised by their properties the finished foam itself being a gel or a gel being temporarily formed when processing the foamable composition
- C08J2205/026—Aerogel, i.e. a supercritically dried gel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2361/00—Characterised by the use of condensation polymers of aldehydes or ketones; Derivatives of such polymers
- C08J2361/20—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen
- C08J2361/26—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes with heterocyclic compounds
- C08J2361/28—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes with heterocyclic compounds with melamine
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2461/00—Characterised by the use of condensation polymers of aldehydes or ketones; Derivatives of such polymers
- C08J2461/20—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen
- C08J2461/26—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes with heterocyclic compounds
- C08J2461/28—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes with heterocyclic compounds with melamine
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
本发明公开了一种气凝胶及其制备方法，所述的气凝胶是由三聚氰胺‑甲醛树脂与聚合物经水溶液共混、酸碱调节、交联、冷冻干燥或超临界干燥制备而成，其中三聚氰胺‑甲醛树脂以气凝胶重量计为5‑95%，聚合物以气凝胶重量计为95‑5%，气凝胶密度为0.05‑0.60 g/cm3。由于本发明提供的气凝胶材料为三聚氰胺、甲醛溶液和聚合物，这些原料成本低，且仅采用水作溶剂，采用冷冻干燥或超临界干燥的方法，使得制备过程绿色环保。本发明工艺操作简单，成本低，易于推广。
Description
技术领域
本发明属于气凝胶材料技术领域，具体涉及一种气凝胶材料及其制备方法。
背景技术
气凝胶是世界上密度最小、孔径为纳米量级的固体，种类繁多，主要有硅系、碳系、硫系、金属氧化物系、金属系等等。最早由美国科学工作者S.Kistler在1931年制得,气凝胶作为被全世界科学界广泛关注的新材料，吸引着世界各国科学家倾力研究。科学家们发现气凝胶可使众多行业、学科产生质的飞跃，在力学、声学、热学、光学、化学、物理学等方面均有独特的优良性质，在保温绝热材料、隔音材料、红外线吸收材料、催化剂材料、环境保护材料等领域都有广泛用途。
三聚氰胺-甲醛树脂(melamine-formaldehyderesin)，三聚氰胺与甲醛反应所得到的聚合物，又称蜜胺树脂，英文缩写MF。三聚氰胺-甲醛树脂粒度分布均匀、纯度高、极好分散，其比表面高，具有耐高温的惰性，多孔性；硬度高、尺寸稳定性好。蜜胺树脂在室温下不固化，一般在130～150℃热固化，加少量酸催化可提高固化速度。固化后的三聚氰胺甲醛树脂无色透明，在沸水中稳定，甚至可以在150℃使用，且具有自熄性、抗电弧性和良好的力学性能。
美国加利福尼亚大学Pekala教授1992年首次报道了三聚氰胺甲醛树脂气凝胶的制备，在强酸性环境下促进中间体在聚合过程中缩合导致凝胶化，然后超临界萃取，形成一种新型的有机气凝胶。其具有低密度、高表面积、光学透明等性能，因此它在作催化剂载体，选择渗透膜，热绝缘体，化学处理色谱填料中的气体，传感器，透镜，阻燃建筑材料，高分辨率声波检测器等领域有巨大潜在价值。然而，三聚氰胺甲醛树脂气凝胶同三聚氰胺-甲醛树脂泡沫一样，在使用过程中容易开裂，粉碎，这一缺陷限制了其进一步广泛应用，因此，发明一种能够解决上述缺陷、增韧改性的新型三聚氰胺-甲醛气凝胶，对于其进一步广泛应用具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有三聚氰胺-甲醛气凝胶脆性大、韧性差等问题，提供一种增韧改性的三聚氰胺-甲醛气凝胶材料。
本发明的另一目的是提供一种制备上述气凝胶材料的方法，该材料是由三聚氰胺-甲醛树脂与水溶性聚合物经溶液混合、交联及干燥而成，其中三聚氰胺-甲醛树脂以气凝胶重量计为5-95％，水溶性聚合物以气凝胶重量计为95-5％，气凝胶密度介于0.05-0.60g/cm3，干燥的方式为冷冻干燥或超临界干燥。
其中该材料所采用的聚合物原料为聚乙烯醇、聚氧化乙烯、天然橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮、羟甲基甲壳素、羟甲基壳聚糖、羟甲基淀粉、羟甲基纤维素、卡拉胶、瓜尔胶、果胶、海藻酸钠、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、明胶中的至少一种。
一种气凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备三聚氰胺与甲醛摩尔比为1:1.5～4的三聚氰胺-甲醛树脂；
(2)将聚合物溶解于去离子水中；
(3)取步骤(1)所的产物，以气凝胶重量计为5-95％，并取步骤(2)所得产物的一种或多种，以气凝胶重量计为95-5％，进行混合，后调节溶液PH值为酸性使得混合液交联固化；
(4)将步骤(3)所得的产物冷冻干燥或超临界干燥。
进一步地，所得气凝胶密度为0.05-0.60g/cm3。
进一步地，该材料所采用的聚合物原料为聚乙烯醇、聚氧化乙烯、天然橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮、羟甲基甲壳素、羟甲基壳聚糖、羟甲基淀粉、羟甲基纤维素、卡拉胶、瓜尔胶、果胶、海藻酸钠、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、明胶中的至少一种。
进一步地，本发明还可在制备气凝胶材料时根据需要加入阻燃剂等添加剂。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、由于本发明提供的气凝胶材料以三聚氰胺-甲醛树脂和聚合物为原料，制备过程仅采用水作溶剂，采用冷冻干燥或超临界干燥的方法，使得制备过程绿色环保。
2、本发明工艺操作简单，成本低，易于推广。
具体实施方式
下面给出的实施例以对本发明作进一步说明。有必要在此指出的是以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，如果该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明保护范围。
所制得的气凝胶材料性能见附表。值得说明的是：
在以下实施例中，三聚氰胺与甲醛均完全反应，三聚氰胺-甲醛树脂的质量为三聚氰胺质量加甲醛质量，气凝胶质量为三聚氰胺-甲醛树脂质量与水溶性聚合物质量之和。
以下各实施例性能中，密度由材料的质量除以密度计算得到，压缩模量由Instron5565万能材料试验机测试，导热系数按照GB/T10801.1-2002测得，氧指数按照ISO4589-1984测得，峰值热释放速率由FTT锥形量热仪测得(热辐射功率50kW/m2)。
实施例1
加入30.5g三聚氰胺粉末，69.5g37％的甲醛溶液(摩尔比为M:F＝1：3.5)，用0.1g/mL的NaOH调节pH＝8，搅拌升温至80℃，反应2h，制备三聚氰胺-甲醛树脂含量为57％的溶液，冷却后，加入3g聚乙烯吡咯烷酮，并加入50％的TsOH溶液调节pH＝2，高速搅拌至均匀胶体，将样品倒入聚乙烯小瓶中并冷冻干燥。
实施例2
加入5.85g三聚氰胺粉末，11.25g37％的甲醛溶液(M:F＝1:3)，32.9g去离子水，用0.1g/mL的NaOH调节pH＝8，搅拌升温至80℃，反应2h，制备三聚氰胺-甲醛树脂含量为20％的溶液，冷却后，加入浓度为0.1g/mL的聚乙烯醇溶液50mL，并加入30％的HCl溶液调节pH＝1，高速搅拌至均匀胶体，立即倒入聚乙烯小瓶中静置凝胶，凝胶后用乙醇进行溶剂交换，然后超临界干燥。
实施例3
加入5.83g三聚氰胺粉末，11.27g37％的甲醛溶液(M:F＝1:3)，82.9g去离子水，用0.1g/mL的NaOH调节pH＝8，搅拌升温至80℃，反应2h，制备三聚氰胺-甲醛树脂含量为10％的溶液，冷却后，加入5g海藻酸钠，并加入30％的TsOH溶液调节pH＝6，高速搅拌至均匀胶体，将样品冷冻干燥。
实施例4
加入2.92g三聚氰胺粉末，5.63g 37％的甲醛溶液(M:F＝1:3)，91.45g去离子水，用0.1g/mL的NaOH调节pH＝8，搅拌升温至80℃，反应2h，制备三聚氰胺-甲醛树脂含量为5％的溶液，冷却后，加入5g果胶，高速搅拌至均匀胶体，将样品冷冻干燥。
实施例5
加入5.85g三聚氰胺粉末，11.25g37％的甲醛溶液(M:F＝1:3)，32.9g去离子水，用0.1g/mL的NaOH调节pH＝8，搅拌升温至80℃，反应2h，制备三聚氰胺-甲醛树脂含量为20％的溶液。将3g羟甲基甲壳素、3g羟甲基壳聚糖和3.5g羟甲基淀粉溶于100mL去离子水中，加入2.5g含量为20％的三聚氰胺-甲醛树脂溶液，加入30％的TsOH溶液调节pH＝6，高速搅拌至均匀胶体，将样品冷冻干燥。
实施例6
加入25.8g三聚氰胺粉末，24.9g 37％的甲醛溶液(M:F＝1:1.5)，49.3g去离子水，用0.1g/mL的NaOH调节pH＝8，搅拌升温至80℃，反应2h，制备三聚氰胺-甲醛树脂含量为35％的溶液，加入5g聚丙烯酸乳液，高速搅拌至均匀胶体，将样品冷冻干燥。
实施例7
加入14g三聚氰胺粉末，36g 37％的甲醛溶液(M:F＝1:4)，用0.1g/mL的NaOH调节pH＝8，搅拌升温至80℃，反应2h，制备三聚氰胺-甲醛树脂含量为55％的溶液，加入浓度为5％的羟甲基纤维素钠溶液50g，加入30％的TsOH溶液调节pH＝6，高速搅拌至均匀胶体，将样品冷冻干燥。
实施例8
加入19.2g三聚氰胺粉末，30.8g 37％的甲醛溶液(M:F＝1:2.5)，用0.1g/mL的NaOH调节pH＝8，搅拌升温至80℃，反应2h，制备三聚氰胺-甲醛树脂含量为60％的溶液。将2.2g羟甲基纤维素和2.2g羟乙基纤维素溶于100mL去离子水中，加入1g含量为60％的三聚氰胺-甲醛树脂溶液，加入30％的TsOH溶液调节pH＝7，高速搅拌至均匀胶体，将样品冷冻干燥。
实施例9
加入10.2g三聚氰胺粉末，13.1g 37％的甲醛溶液(M:F＝1:2)，用0.1g/mL的NaOH调节pH＝8，搅拌升温至80℃，反应2h，制备三聚氰胺-甲醛树脂含量为30％的溶液，加入浓度为10％的明胶溶液50mL，加入浓度为30％的HCl调节pH＝1，高速搅拌至均匀胶体，将样品立即倒入聚乙烯小瓶中静置凝胶，凝胶后用丙酮进行溶剂交换，然后超临界干燥。
实施例10
加入25.5g三聚氰胺粉末，58.1g 37％的甲醛溶液(M:F＝1:3.5)，加入16.4g去离子水，用0.1g/mL的NaOH调节pH＝8，搅拌升温至80℃，反应2h，制备三聚氰胺-甲醛树脂含量为47％的溶液，加入1.5g卡拉胶和1.5g瓜尔胶，并用50％的TsOH调节pH＝5，高速搅拌至均匀胶体，将样品冷冻干燥。
实施例11
加入5.83g三聚氰胺粉末，11.27g 37％的甲醛溶液(M:F＝1:3)，82.9g去离子水，用0.1g/mL的NaOH调节pH＝8，搅拌升温至80℃，反应2h，制备三聚氰胺-甲醛树脂含量为10％的溶液，冷却后，加入2.5g聚氧化乙烯和2.5g聚丙烯酰胺，并加入30％的TsOH溶液调节pH＝3，高速搅拌至均匀胶体，将样品冷冻干燥。
实施例12
加入5.85g三聚氰胺粉末，11.25g 37％的甲醛溶液(M:F＝1:3)，32.9g去离子水，用0.1g/mL的NaOH调节pH＝8，搅拌升温至80℃，反应2h，制备三聚氰胺-甲醛树脂含量为20％的溶液，加入浓度为20％的天然橡胶溶液50g，并加入30％的TsOH溶液调节pH＝2，高速搅拌至均匀胶体，将样品冷冻干燥。
实施例13
加入5.83g三聚氰胺粉末，11.27g37％的甲醛溶液(M:F＝1:3)，82.9g去离子水，用0.1g/mL的NaOH调节pH＝8，搅拌升温至80℃，反应2h，制备三聚氰胺-甲醛树脂含量为10％的溶液，冷却后，加入浓度为0.1g/mL的聚乙烯醇溶液100mL，并加入30％的TsOH溶液调节pH＝2，高速搅拌至均匀胶体，将样品冷冻干燥。
实施例14
加入2.92g三聚氰胺粉末，5.63g 37％的甲醛溶液(M:F＝1:3)，91.45g去离子水，用0.1g/mL的NaOH调节pH＝8，搅拌升温至80℃，反应2h，制备三聚氰胺-甲醛树脂含量为5％的溶液，冷却后，加入10g海藻酸钠，并加入30％的TsOH溶液调节pH＝5，高速搅拌至均匀胶体，将样品冷冻干燥。
实施例15
加入2.92g三聚氰胺粉末，5.63g 37％的甲醛溶液(M:F＝1:3)，91.45g去离子水，用0.1g/mL的NaOH调节pH＝8，搅拌升温至80℃，反应2h，制备三聚氰胺-甲醛树脂含量为5％的溶液，冷却后，加入10g果胶，高速搅拌至均匀胶体，将样品冷冻干燥。
附表：
Claims (6)
1.一种气凝胶材料，其特征在于：由三聚氰胺-甲醛树脂与水溶性聚合物经溶液混合、交联及干燥而成，其中三聚氰胺-甲醛树脂以气凝胶重量计为5-95%，水溶性聚合物以气凝胶重量计为95-5%，干燥的方式为冷冻干燥或超临界干燥。
2.如权利要求1所述的一种气凝胶材料，其特征在于：所述的气凝胶密度为0.05-0.60g/cm3。
3.如权利要求1或2所述的一种气凝胶材料，其特征在于：所述的水溶性聚合物为聚乙烯醇、聚氧化乙烯、天然橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮、羟甲基甲壳素、羟甲基壳聚糖、羟甲基淀粉、羟甲基纤维素、卡拉胶、瓜尔胶、果胶、海藻酸钠、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、明胶中的至少一种。
4.一种气凝胶材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）制备三聚氰胺与甲醛摩尔比为1:1.5~4的三聚氰胺-甲醛树脂;
（2）将聚合物溶解于去离子水中；
（3）取步骤（1）所的产物，以气凝胶重量计为5-95%，并取步骤（2）所得产物的一种或多种，以气凝胶重量计为95-5%，进行混合，后调节溶液PH值为酸性使得混合液交联固化；
（4）将步骤（3）所得的产物冷冻干燥或超临界干燥。
5.如权利要求4所述的一种气凝胶材料的制备方法，其特征在于：所得气凝胶密度为0.05-0.60 g/cm3。
6.如权利要求4或5所述的一种气凝胶材料的制备方法，其特征在于：该材料所采用的聚合物原料为聚乙烯醇、聚氧化乙烯、天然橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮、羟甲基甲壳素、羟甲基壳聚糖、羟甲基淀粉、羟甲基纤维素、卡拉胶、瓜尔胶、果胶、海藻酸钠、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、明胶中的至少一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711325347.3A CN108047485A (zh) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | 一种气凝胶材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711325347.3A CN108047485A (zh) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | 一种气凝胶材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108047485A true CN108047485A (zh) | 2018-05-18 |
Family
ID=62132381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711325347.3A Pending CN108047485A (zh) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | 一种气凝胶材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108047485A (zh) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109485910A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-03-19 | 四川大学 | 柔性高阻燃性生物基气凝胶材料及其制备方法 |
| CN109553799A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-04-02 | 西华大学 | 一种难燃气凝胶及其制备方法、应用 |
| CN109575512A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-04-05 | 西华大学 | 一种天然高分子基气凝胶及其制备方法、应用 |
| CN110183716A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-08-30 | 浙江工业大学 | 一种阻燃保温型纤维素基气凝胶的制备方法 |
| CN110252250A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-09-20 | 河南工业大学 | 一种三聚氰胺/硫脲/甲醛气凝胶的制备方法 |
| CN110452480A (zh) * | 2019-09-21 | 2019-11-15 | 青岛科技大学 | 一种超轻绝热柔性气凝胶的制备方法 |
| CN110627979A (zh) * | 2019-10-12 | 2019-12-31 | 西华大学 | 一种羟甲基化三聚氰胺甲醛树脂及其制备方法及应用 |
| CN113023737A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-06-25 | 山西阳中新材有限责任公司 | 一种不易掉粉气凝胶制备方法 |
| CN114016322A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-08 | 徐州金之泰包装新材料科技有限公司 | 一种食品级保温隔热材料的制备方法及产品应用 |
| CN115181394A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-10-14 | 武汉工程大学 | 一种适用于中高频吸声的生物质-密胺泡棉基复合气凝胶及其制备方法 |
| CN116655998A (zh) * | 2023-06-07 | 2023-08-29 | 西华大学 | 一种常压干燥制备三聚氰胺甲醛树脂气凝胶的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105885313A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-08-24 | 四川大学 | 树脂交联聚乙烯醇气凝胶及其制备方法和应用 |
-
2017
- 2017-12-13 CN CN201711325347.3A patent/CN108047485A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105885313A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-08-24 | 四川大学 | 树脂交联聚乙烯醇气凝胶及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张勇: "三聚氰胺基复合气凝胶制备与性能研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ι辑》 * |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109485910A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-03-19 | 四川大学 | 柔性高阻燃性生物基气凝胶材料及其制备方法 |
| CN109553799A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-04-02 | 西华大学 | 一种难燃气凝胶及其制备方法、应用 |
| CN109575512A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-04-05 | 西华大学 | 一种天然高分子基气凝胶及其制备方法、应用 |
| CN110183716B (zh) * | 2019-05-13 | 2022-04-08 | 浙江工业大学 | 一种阻燃保温型纤维素基气凝胶的制备方法 |
| CN110183716A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-08-30 | 浙江工业大学 | 一种阻燃保温型纤维素基气凝胶的制备方法 |
| CN110252250A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-09-20 | 河南工业大学 | 一种三聚氰胺/硫脲/甲醛气凝胶的制备方法 |
| CN110452480B (zh) * | 2019-09-21 | 2023-04-28 | 青岛科技大学 | 一种超轻绝热柔性气凝胶的制备方法 |
| CN110452480A (zh) * | 2019-09-21 | 2019-11-15 | 青岛科技大学 | 一种超轻绝热柔性气凝胶的制备方法 |
| CN110627979A (zh) * | 2019-10-12 | 2019-12-31 | 西华大学 | 一种羟甲基化三聚氰胺甲醛树脂及其制备方法及应用 |
| CN113023737A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-06-25 | 山西阳中新材有限责任公司 | 一种不易掉粉气凝胶制备方法 |
| CN113023737B (zh) * | 2021-03-08 | 2023-09-29 | 山西阳中新材有限责任公司 | 一种不易掉粉气凝胶制备方法 |
| CN114016322A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-08 | 徐州金之泰包装新材料科技有限公司 | 一种食品级保温隔热材料的制备方法及产品应用 |
| CN114016322B (zh) * | 2021-11-19 | 2022-12-13 | 徐州金之泰包装新材料科技有限公司 | 一种食品级保温隔热材料的制备方法及产品应用 |
| CN115181394A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-10-14 | 武汉工程大学 | 一种适用于中高频吸声的生物质-密胺泡棉基复合气凝胶及其制备方法 |
| CN115181394B (zh) * | 2022-07-29 | 2023-11-17 | 武汉工程大学 | 一种适用于中高频吸声的生物质-密胺泡棉基复合气凝胶及其制备方法 |
| CN116655998A (zh) * | 2023-06-07 | 2023-08-29 | 西华大学 | 一种常压干燥制备三聚氰胺甲醛树脂气凝胶的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108047485A (zh) | 一种气凝胶材料及其制备方法 | |
| JP7225719B2 (ja) | 有機／無機複合体粒子 | |
| CN105733031B (zh) | 一种多糖基凝胶复合膜及其制备方法和应用 | |
| Guo et al. | A dual-template imprinted capsule with remarkably enhanced catalytic activity for pesticide degradation and elimination simultaneously | |
| KR102391883B1 (ko) | 상변화 에너지 저장 마이크로 캡슐 제조 및 이의 이용 | |
| CN113683343B (zh) | 一种高柔韧性气凝胶毡及其制备方法 | |
| CN103724633A (zh) | 一种粒状水凝胶 | |
| CN103389619B (zh) | 一种多元醇聚合物感光胶及其制备方法 | |
| CN109575512A (zh) | 一种天然高分子基气凝胶及其制备方法、应用 | |
| Pushpamalar et al. | Preparation of carboxymethyl sago pulp hydrogel from sago waste by electron beam irradiation and swelling behavior in water and various pH media | |
| CN102031025A (zh) | 一种硅油表面改性氢氧化铝阻燃剂的制备方法 | |
| CN104609767B (zh) | 一种水泥水化速率调控材料及其制备方法与应用 | |
| Ren et al. | One-step fabrication of transparent hydrophobic silica aerogels via in situ surface modification in drying process | |
| WO2013135100A1 (zh) | 一种纤维素基-硅杂化微球及其制备方法 | |
| CN104629582A (zh) | 一种含有纳米LaB6粉末的超级绝热保温涂料及其制备方法 | |
| CN108559136A (zh) | 颗粒状气凝胶复合材料及其制备方法 | |
| CN105418773A (zh) | 一种对淀粉进行交联的制备工艺 | |
| CN114369281B (zh) | 一种热膨胀型发泡微球及其制备方法 | |
| CN105271263A (zh) | 一种低密度透明二氧化硅气凝胶及其制备方法 | |
| Li et al. | Synthesis and characterization of a novel bentonite composite superabsorbent resin based on starch | |
| CN107815296B (zh) | 一种互穿网络杂化定形相变材料制备方法 | |
| CN105418774A (zh) | 一种利用三偏磷酸钠交联剂制备交联淀粉的制备方法 | |
| You et al. | Fabrication of a copolymer flocculant and application for Cr (VI) removal | |
| CN106102895B (zh) | 用于有机整料凝胶的凝胶组合物、其用途及其制备方法 | |
| CN105399838A (zh) | 一种添加顺丁烯二酸制备交联淀粉的工艺方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180518 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |