CN108569912A - 一种疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法 - Google Patents

一种疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108569912A
CN108569912A CN201810405657.4A CN201810405657A CN108569912A CN 108569912 A CN108569912 A CN 108569912A CN 201810405657 A CN201810405657 A CN 201810405657A CN 108569912 A CN108569912 A CN 108569912A
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
composite
hydrophobic type
hours
type aerosil
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
Application number
CN201810405657.4A
Other languages
English (en)
Inventor
王建国
包志康
宋鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University of Technology ZJUT
Original Assignee
Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University of Technology ZJUT filed Critical Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority to CN201810405657.4A priority Critical patent/CN108569912A/zh
Publication of CN108569912A publication Critical patent/CN108569912A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B30/00—Compositions for artificial stone, not containing binders
    • C04B30/02—Compositions for artificial stone, not containing binders containing fibrous materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/40—Porous or lightweight materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/20—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/30—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for heat transfer properties such as thermal insulation values, e.g. R-values
    • C04B2201/32—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for heat transfer properties such as thermal insulation values, e.g. R-values for the thermal conductivity, e.g. K-factors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Abstract

本发明涉及一种疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法，它包括将正硅酸乙酯、乙醇、水和酸催化剂混合，得到二氧化硅溶胶；碱催化剂加入硅溶胶中，搅拌均匀，将其倒入纤维毡（陶瓷、玻璃纤维毡）中浸没，静置，得到凝胶复合材料，将在纤维毡内凝胶的复合材料置于母液中老化一定时间后进行溶剂交换，得到复合材料，复合材料浸入含有一定浓度的表面改性剂的溶液中静置改性，然后将复合材料进行常压干燥得到疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料。本发明工艺简单、生产周期短、成本较低、对设备要求不高、产品性能优异、制备的复合材料具有超疏水性能、强吸附性、低导热系数等性能。

Description

一种疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法
技术领域
本发明属于二氧化硅气凝胶复合隔热材料技术领域，具体涉及一种疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法，尤其涉及环保型陶瓷纤维毡、玻璃纤维毡增强二氧化硅气凝胶复合材料制备方法。
背景技术
二氧化硅气凝胶是一种具有三维网状结构的纳米多孔结构的材料，被称之为“蓝烟”，其组成中96%以上都是气体，是目前世界上最轻的固体。这种特殊的结构使其具有高孔隙率（85-95%，最高达99.8%）、小孔洞尺寸(1-100nm)、高比表面积（1000m2/g）、低密度（0.03-0.2g/cm3）、小折射率（1.01-11）、低声速（100m/s）、超低热导率0.015W/（m·K）等性能。正因为它具备这些独特的性质，使其在航空航天、建筑、医学以及催化剂等领域有着广泛的应用前景。
二氧化硅气凝胶的制备一般使用超临界干燥，成型效果好，能保持完整的三维网状结构。但是超临界干燥设备昂贵，并且干燥条件苛刻，难以实现大规模的工业化生产，这很大程度上限制了二氧化硅气凝胶的工业化应用。因此采用常压干燥的方法是实现气凝胶工业化生产的必然要求。
制备的大多数气凝胶材料强度低、脆性大，难以直接在工业上应用。解决的方法有两种，一种为将制备的气凝胶粉体添加粘结剂后二次成型；另一种为溶胶凝胶过程中外加增强纤维，使气凝胶块体性能得到增强。而后一种方法能有效的发挥出气凝胶在高温绝热性能方面的优势，而且环保对环境无害。
发明内容
针对现有技术的不之处足，本发明提供了一种疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法，本发明提供的复合材料的制备方法流程简单，对设备要求不高，还可以缩短工艺流程，降低成本，易于工业化。制得的气凝胶复合材料具有较低的导热系数、优异的绝热性能、室温下具有较好的疏水性能。
所述的一种疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）二氧化硅溶胶的制备 将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水加入容器中，混和搅拌5-30 min；再加入酸性催化剂，调节pH值至强酸性，搅拌水解得到硅溶胶；
2）凝胶复合材料的制备
在搅拌下将碱性催化剂慢速逐滴加入到步骤1）的硅溶胶中，调节至pH值为7-8，得到凝胶液，再将凝胶液迅速倒入纤维毡预制件中，并且保证表面无气泡、平整，直至刚好淹没纤维毡为止得到溶胶，静置，待溶胶凝胶，直至将容器倾斜45°以上时，容器中液面不发生倾斜为止，得到初凝胶复合材料；
3）复合材料老化 将步骤2）中得到的初凝胶复合材料置于容器中，加入母液老化液，密封置于室温老化；
4）溶剂交换将步骤3）中老化后的纤维复合材料置于有机溶剂中进行溶剂交换，置换出纤维复合材料骨架中残留的去离子水、无水乙醇和正硅酸乙酯；
5）复合材料表面改性 将步骤4）中溶剂交换完毕的纤维复合材料浸泡于表面改性剂和有机溶剂的混合液中，进行纤维复合材料的表面改性，得到改性纤维复合材料；
6）干燥将步骤5）制得的改性纤维复合材料通过有机溶剂清洗表面、常压干燥、自然冷却至室温，得到疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料。
所述的疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法，其特征在于步骤1）中的正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水的摩尔比为1：5-12：1-7。
所述的疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法，其特征在于步骤1）中加入的酸性催化剂为浓度1-4 mol/L的盐酸，调节溶液的pH值为2-3，水解时间为1.5-12小时。
所述的疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法，其特征在于步骤2）中加入的碱性催化剂为浓度0.2-1 mol/L的氨水，其滴加速度为1-2滴/秒，优选为1滴/秒。
所述的疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法，其特征在于步骤2）中的纤维毡为陶瓷纤维毡或玻璃纤维毡。
所述的疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法，其特征在于步骤3）中的母液老化液为体积比为1:4的正硅酸乙酯和无水乙醇的混合溶液；老化时间为24-36小时。
所述的疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法，其特征在于步骤4）中进行溶剂交换的有机溶剂为正己烷。
所述的疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法，其特征在于步骤5）中表面改性剂组成为体积比为1:8-10的三甲基氯硅烷和正己烷的混合溶液，表面改性时间为24-48小时。
所述的疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法，其特征在于步骤6）中常压干燥条件为在空气气氛下分级干燥，采用以下干燥方式之一：
（1）60℃、80℃、120℃分别干燥2小时；
（2）先80℃干燥3小时，再120℃干燥2小时；
80℃干燥3小时，再90-100℃干燥6小时，干燥气氛为空气，之后自然冷却至室温。
通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1）本发明整个制备复合材料的过程，除了干燥以外，其余流程都是在常温或者稍高于常温下能够完成，实现了工艺的简单化，也节约了很大的成本，危险系数也降低了不少；
2）本发明由于采用了陶瓷纤维毡、玻璃纤维毡增强气凝胶，不仅能发挥气凝胶材料的优势，如比表面积大、密度低、导热系数低等，而且陶瓷、玻璃纤维以其低成本的优势能更好的和气凝胶组合制成气凝胶复合材料；
3）本发明采用三甲基氯硅烷进行表面改性，使所制得的纤维增强二氧化硅气凝胶毡具有良好的疏水性。在改性过程中，不仅在进行表面基团交换，而且同时进行骨架内溶剂的交换过程。改性条件温和，在一定温度下进行可逆反应，表面处理效果较好；
4）本发明通过采用上述技术得到的疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料，经测试表明具有高孔隙率85-99.8%、孔洞尺寸为1-100nm、比表面积高达1000m2/g、低密度（0.03-0.2g/cm3）、小折射率（1.01-11）、低声速（100m/s）、超低热导率0.015W/（m·K）等性能。
附图说明
图1是本发明实施流程图；
图2是本发明实例1制得的复合纤维毡的SEM图；
图3是本发明实例1制得的复合纤维毡的接触角图片；
图4是本发明实例1制得的复合纤维毡的TG-DSC分析图；
图5是本发明实例4制得的复合纤维毡数码照片图。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1
本发明实施例1疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡的制备方法，包括如下步骤：
（1）将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水加入容器中，按摩尔比，正硅酸乙酯：无水乙醇：去离子水为1:7:3混和搅拌5 min；之后加入1 mol/L盐酸，调节pH为2-3，搅拌水解1.5小时，得到硅溶胶；
（2）将0.446mol/L氨水加入到上述硅溶胶中，慢速逐滴加入并且边滴加边搅拌，调节至pH为7左右，此时将其迅速倒入陶瓷、玻璃纤维毡预制件中，并且保证表面无气泡、平整，直至刚好淹没纤维毡为止，静置，等待溶胶再纤维毡内凝胶；
（3）将凝胶后的复合材料置于塑料或者玻璃容器中，加入体积配比为正硅酸乙酯：无水乙醇为1:4的母液中老化，密封置于室温下老化24小时；
（4）将老化后的湿复合材料置于正己烷（按体积比，湿复合材料：正己烷=1：3）中进行溶剂交换24小时，置换出湿凝胶骨架中残留的去离子水，并且每隔8小时换一次正己烷；
（5）将溶剂交换完毕的湿复合材料浸泡于三甲基氯硅烷和正己烷的混合液中，进行湿凝胶的表面基团改性，按体积比，三甲基氯硅烷：正己烷为1:9，改性时间为24小时；
（6）最后，将步骤（5）制得的复合材料进行正己烷清洗表面，然后先80℃干燥3小时，再120℃干燥6小时，之后自然冷却至室温后便可以得到疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡。
疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡性能参数测定
1.实施例1制备的复合纤维毡扫描电子显微镜（SEM）分析
图2为疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡在电子扫描显微镜（SEM）下的微观结构形貌。从图2中可以看出，复合纤维毡是由很多气凝胶和纤维构成，气凝胶紧紧包覆在纤维上面，形成良好的整体。
2.实施例1制备的复合纤维毡常温下水的接触角分析
图3为复合纤维毡常温下水的接触角图片。从图3可以看出来，复合纤维毡的疏水角较大，其值约在150°左右。此结果表面，经酸碱两步法和三甲基氯硅烷表面改性后，复合纤维毡的表面具有较强的疏水性能。
3.实施例1制备的复合纤维毡TG分析
图4为复合纤维毡的TG图。从图4可以得出，经实施例1制得的复合纤维毡的热稳定性能较好，能在370℃左右稳定存在，具有良好的耐高温性。
实施例2
本发明实施例2疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡的制备方法，包括如下步骤：
（1）将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水加入容器中，按摩尔比，正硅酸乙酯：无水乙醇：去离子水为1:5:1混和搅拌10 min；之后加入1 mol/L盐酸，调节pH为2-3，搅拌水解12小时，得到硅溶胶；
（2）将0.5mol/L氨水加入到上述硅溶胶中，慢速逐滴加入并且边滴加边搅拌，调节至pH为7左右，此时将其迅速倒入陶瓷、玻璃纤维毡预制件中，并且保证表面无气泡、平整，直至刚好淹没纤维毡为止，静置，等待溶胶再纤维毡内凝胶；
（3）将凝胶后的复合材料置于塑料或者玻璃容器中，加入体积配比为正硅酸乙酯：无水乙醇为1:4的母液中老化，密封置于室温下老化24小时；
（4）将老化后的湿复合材料置于正己烷（按体积比，湿复合材料：正己烷=1：3）中进行溶剂交换36小时，置换出湿凝胶骨架中残留的去离子水，并且每隔12小时换一次正己烷；
（5）将溶剂交换完毕的湿复合材料浸泡于三甲基氯硅烷和正己烷的混合液中，进行湿凝胶的表面基团改性，按体积比，三甲基氯硅烷：正己烷为1:8，改性时间为24小时；
（6）最后，将步骤（5）制得的复合材料进行正己烷清洗表面，然后先60℃干燥2小时，80℃干燥2小时，再120℃干燥4小时，之后自然冷却至室温后便可以得到疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡。
疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡性能参数测定同实施例1。
实施例3
本发明实施例3疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡的制备方法，包括如下步骤：
（1）将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水加入容器中，按摩尔比，正硅酸乙酯：无水乙醇：去离子水为1:7:3混和搅拌20 min；之后加入1 mol/L盐酸，调节pH为2-3，搅拌水解6小时，得到硅溶胶；
（2）将0.446mol/L氨水加入到上述硅溶胶中，慢速逐滴加入并且边滴加边搅拌，调节至pH为7左右，此时将其迅速导入陶瓷、玻璃纤维毡预制件中，并且保证表面无气泡、平整，直至刚好淹没纤维毡为止，静置，等待溶胶再纤维毡内凝胶；
（3）将凝胶后的复合材料置于塑料或者玻璃容器中，加入体积配比为正硅酸乙酯：无水乙醇为1:4的母液中老化，密封置于室温下老化24小时；
（4）将老化后的湿复合材料置于正己烷（按体积比，湿复合材料：正己烷=1：4）中进行溶剂交换21小时，置换出湿凝胶骨架中残留的去离子水，并且每隔7小时换一次正己烷；
（5）将溶剂交换完毕的湿复合材料浸泡于三甲基氯硅烷和正己烷的混合液中，进行湿凝胶的表面基团改性，按体积比，三甲基氯硅烷：正己烷为1:9，改性时间为24小时；
（6）最后，将步骤（5）制得的复合材料进行正己烷清洗表面，然后先80℃干燥3小时，再100℃干燥2小时，之后自然冷却至室温后便可以得到疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡。
疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡性能参数测定同实施例1。
实施例4 制备疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡
本发明实施例4疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡的制备方法，包括如下步骤：
（1）将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水加入容器中，按摩尔比，正硅酸乙酯：无水乙醇为1:10:1，混和搅拌10 min；之后加入2 mol/L盐酸，调节pH为3，搅拌水解12小时，得到硅溶胶；
（2）将1 mol/L氨水加入到上述硅溶胶中，慢速逐滴加入并且边滴加边搅拌，调节至pH为7左右，此时将其迅速导入陶瓷、玻璃纤维毡预制件中，并且保证表面无气泡、平整，直至刚好淹没纤维毡为止，静置，等待溶胶再纤维毡内凝胶；
（3）将凝胶后的复合材料置于塑料或者玻璃容器中，加入体积配比为正硅酸乙酯：无水乙醇为1:4的母液中老化，密封置于室温下老化24小时；
（4）将老化后的湿复合材料置于正己烷（按体积比，湿复合材料：正己烷=1：2）中进行溶剂交换24小时，置换出湿凝胶骨架中残留的去离子水，并且每隔8小时换一次正己烷；
（5）将溶剂交换完毕的湿复合材料浸泡于三甲基氯硅烷和正己烷的混合液中，进行湿凝胶的表面基团改性，按体积比，三甲基氯硅烷：正己烷为1:9，改性时间为24小时；
（6）最后，将步骤（5）制得的复合材料进行正己烷清洗表面，然后先80℃干燥3小时，再120℃干燥6小时，之后自然冷却至室温后便可以得到疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡。
疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡性能参数测定同实施例1。
表1为实施例所获得材料的性能测试
将本实施例得到的疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡进行疏水亲油实验，为了便于区别，实验时，水用甲基蓝染色过 油用甲基红染色过，其效果图如图5所示，从如图5中可以得出，本发明是完全疏水、亲油。
比较例1 制备疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡
本发明比较例1疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡的制备方法，包括如下步骤：
（1）将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水加入容器中，按摩尔比，正硅酸乙酯：无水乙醇为1:7:3混和搅拌10 min；之后加入1mol/L盐酸，调节pH为3，搅拌水解1.5小时，得到硅溶胶；
（2）将0.446 mol/L氨水加入到上述硅溶胶中，慢速逐滴加入并且边滴加边搅拌，调节至pH为7左右，此时将其迅速导入陶瓷、玻璃纤维毡预制件中，并且保证表面无气泡、平整，直至刚好淹没纤维毡为止，静置，等待溶胶再纤维毡内凝胶；
（3）将凝胶后的复合材料置于塑料或者玻璃容器中，加入体积配比为正硅酸乙酯：无水乙醇为1:4的母液中老化，密封置于室温下老化24小时；
（4）将老化后的湿复合材料浸泡于三甲基氯硅烷和正己烷的混合液中，进行湿凝胶的表面基团改性，按体积比，三甲基氯硅烷：正己烷为1:9，改性时间为24小时；
（5）最后，将步骤（4）制得的复合材料进行正己烷清洗表面，然后先80℃干燥3小时，再120℃干燥6小时，之后自然冷却至室温后便可以得到疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡。
疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡性能参数测定同实施例1。
比较例2 制备疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡
本发明比较例2疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡的制备方法，包括如下步骤：
（1）将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水加入容器中，按摩尔比，正硅酸乙酯：无水乙醇为1:5:1混和搅拌20 min；之后加入1 mol/L盐酸，调节pH为3，搅拌水解6小时，得到硅溶胶；
（2）将0.5 mol/L氨水加入到上述硅溶胶中，慢速逐滴加入并且边滴加边搅拌，调节至pH为7左右，此时将其迅速导入陶瓷、玻璃纤维毡预制件中，并且保证表面无气泡、平整，直至刚好淹没纤维毡为止，静置，等待溶胶再纤维毡内凝胶；
（3）将凝胶后的复合材料置于塑料或者玻璃容器中，加入体积配比为正硅酸乙酯：无水乙醇为1:4的母液中老化，密封置于室温下老化24小时；
（4）将老化后的湿复合材料置于正己烷（150 mL）中进行溶剂交换24小时，置换出湿凝胶骨架中残留的去离子水，并且每隔8小时换一次正己烷；
（5）最后，将步骤（4）制得的复合材料常压干燥：先60℃干燥2小时，80℃干燥2小时，再120℃干燥4小时，之后自然冷却至室温后便可以得到疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡。
疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡性能参数测定同实施例1。
上述的两个比较例得出的气凝胶复合纤维毡材料性能如表2所示。说明溶剂交换过程和改性过程在制备气凝胶的工艺中是非常重要的。
表2比较例所获得材料的性能测试
由以上实施例可知，本发明提供了一种疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡的制备方法，包括：在常温常压下进行制备复合材料，采用表面改性剂对老化后的复合材料进行表面改性，将改性后的复合材料进行常压干燥，得到疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡。本发明提供的疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡制备方法流程简单，制得的复合材料产品性能优良，对设备要求不高，还可以缩短工艺流程，降低成本，易于工业化。
以上所述仅为本发明的部分实施例，并非用来限制本发明。但凡依本发明内容所做的均等变化与修饰，都为本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）二氧化硅溶胶的制备 将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水加入容器中，混和搅拌5-30 min；再加入酸性催化剂，调节pH值至强酸性，搅拌水解得到硅溶胶；
2）凝胶复合材料的制备
在搅拌下将碱性催化剂慢速逐滴加入到步骤1）的硅溶胶中，调节至pH值为7-8，得到凝胶液，再将凝胶液迅速倒入纤维毡预制件中，并且保证表面无气泡、平整，直至刚好淹没纤维毡为止得到溶胶，静置，待溶胶凝胶，直至将容器倾斜45°以上时，容器中液面不发生倾斜为止，得到初凝胶复合材料；
3）复合材料老化 将步骤2）中得到的初凝胶复合材料置于容器中，加入母液老化液，密封置于室温老化；
4）溶剂交换将步骤3）中老化后的纤维复合材料置于有机溶剂中进行溶剂交换，置换出纤维复合材料骨架中残留的去离子水、无水乙醇和正硅酸乙酯；
5）复合材料表面改性 将步骤4）中溶剂交换完毕的纤维复合材料浸泡于表面改性剂和有机溶剂的混合液中，进行纤维复合材料的表面改性，得到改性纤维复合材料；
6）干燥将步骤5）制得的改性纤维复合材料通过有机溶剂清洗表面、常压干燥、自然冷却至室温，得到疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料。
2.根据权利要求1所述的疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法，其特征在于步骤1）中的正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水的摩尔比为1：5-12：1-7。
3.根据权利要求1所述的疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法，其特征在于步骤1）中加入的酸性催化剂为浓度1-4 mol/L的盐酸，调节溶液的pH值为2-3，水解时间为1.5-12小时。
4.根据权利要求1所述的疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法，其特征在于步骤2）中加入的碱性催化剂为浓度0.2-1 mol/L的氨水，其滴加速度为1-2滴/秒，优选为1滴/秒。
5.根据权利要求1所述的疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法，其特征在于步骤2）中的纤维毡为陶瓷纤维毡或玻璃纤维毡。
6.根据权利要求1所述的疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法，其特征在于步骤3）中的母液老化液为体积比为1:4的正硅酸乙酯和无水乙醇的混合溶液；老化时间为24-36小时。
7.根据权利要求1所述的疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法，其特征在于步骤4）中进行溶剂交换的有机溶剂为正己烷。
8.根据权利要求1所述的疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法，其特征在于步骤5）中表面改性剂组成为体积比为1:8-10的三甲基氯硅烷和正己烷的混合溶液，表面改性时间为24-48小时。
9.根据权利要求1所述的疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法，其特征在于步骤6）中常压干燥条件为在空气气氛下分级干燥，采用以下干燥方式之一：
（1）60℃、80℃、120℃分别干燥2小时；
（2）先80℃干燥3小时，再120℃干燥2小时；
（3）80℃干燥3小时，再90-100℃干燥6小时，干燥气氛为空气，之后自然冷却至室温。
CN201810405657.4A 2018-04-29 2018-04-29 一种疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法 Pending CN108569912A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810405657.4A CN108569912A (zh) 2018-04-29 2018-04-29 一种疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810405657.4A CN108569912A (zh) 2018-04-29 2018-04-29 一种疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108569912A true CN108569912A (zh) 2018-09-25

Family

ID=63575582

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810405657.4A Pending CN108569912A (zh) 2018-04-29 2018-04-29 一种疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108569912A (zh)

Cited By (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108996985A (zh) * 2018-08-07 2018-12-14 巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司 一种气凝胶毡隔热保温材料的制备方法
CN109231953A (zh) * 2018-10-31 2019-01-18 江苏华跃纺织新材料科技股份有限公司 高性能纤维增强二氧化硅气凝胶耐高温滤袋材料的制备方法
CN109355921A (zh) * 2018-12-18 2019-02-19 福建华阳超纤有限公司 一种超纤皮革加工工艺
CN109437829A (zh) * 2018-10-31 2019-03-08 江苏华跃纺织新材料科技股份有限公司 破损失效滤袋回收再生纤维增强基气凝胶滤袋材料的制备方法
CN109499204A (zh) * 2018-10-31 2019-03-22 江苏华跃纺织新材料科技股份有限公司 一种一次成型无缝滤袋的制备方法
CN109534780A (zh) * 2019-01-25 2019-03-29 浙江工业大学 一种硅-铝-锆三元复合氧化物气凝胶高温型轻质保温板及其常压制备方法
CN109650942A (zh) * 2019-01-25 2019-04-19 浙江工业大学 一种掺杂SiC的氧化铝复合气凝胶轻质耐高温保温板的常压制备方法
CN109761511A (zh) * 2019-01-22 2019-05-17 重庆纤维研究设计院股份有限公司 一种硬脂酸铁改性的超疏水玻璃纤维棉毡的制备方法及其产品
CN110526670A (zh) * 2019-09-16 2019-12-03 南京工业大学 一种疏水SiO2气凝胶-聚酰胺纤维复合材料的制备方法
CN110734227A (zh) * 2019-11-07 2020-01-31 中国兵器工业第五九研究所 一种耐辐照陶瓷纤维绝热复合材料及其制备方法
CN110773127A (zh) * 2019-11-13 2020-02-11 中国科学院过程工程研究所 疏水活性炭材料、制备方法及其应用
CN111003712A (zh) * 2019-11-27 2020-04-14 鑫创新材料科技(徐州)有限公司 一种气凝胶复合材料的制备方法
CN111732407A (zh) * 2020-04-08 2020-10-02 天津纳科世纪新材料有限公司 均相凝胶法二氧化硅气凝胶毡及其常压制备方法
CN112119037A (zh) * 2018-11-27 2020-12-22 株式会社Lg化学 二氧化硅气凝胶的制备方法
CN112876195A (zh) * 2021-02-05 2021-06-01 东莞市道睿石墨烯研究院 一种石墨烯复合硅气凝胶隔热材料的制备方法
CN113195432A (zh) * 2019-09-18 2021-07-30 株式会社Lg化学 气凝胶毡及其制造方法
CN113402252A (zh) * 2021-06-30 2021-09-17 河北三棵树涂料有限公司 一种气凝胶改性纤维毡隔热复合材料及其制备方法
CN113478930A (zh) * 2021-07-22 2021-10-08 浙江圣润纳米科技有限公司 一种高抗拉拔气凝胶复合材料及其制备方法
CN113563049A (zh) * 2021-08-23 2021-10-29 中南大学 一种高热稳定性、低热值疏水二氧化硅气凝胶复合材料及其制备方法
CN113683343A (zh) * 2021-09-03 2021-11-23 巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司 一种高柔韧性气凝胶毡及其制备方法
CN113683387A (zh) * 2020-05-18 2021-11-23 江苏泛亚微透科技股份有限公司 疏水阻燃二氧化硅气凝胶陶瓷纤维毡及其制备方法
CN113896505A (zh) * 2021-09-30 2022-01-07 巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司 一种非连续生产气凝胶毡的方法
CN114044667A (zh) * 2021-11-23 2022-02-15 广州市香港科大霍英东研究院 介孔无机纤维复合材料及其制备方法和应用
CN114195495A (zh) * 2020-10-17 2022-03-18 朱晶晶 一种二氧化硅气凝胶复合保温面料
CN114804819A (zh) * 2022-06-14 2022-07-29 巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司 一种耐高温气凝胶复合材料的制备方法及其复合材料
CN114934394A (zh) * 2022-05-31 2022-08-23 广东宜纳新材料科技有限公司 一种纤维复合凝胶柔性膜的制备方法
CN115012208A (zh) * 2022-06-28 2022-09-06 武汉中科先进材料科技有限公司 一种氧化硅气凝胶毡的高效常压干燥规模化制备方法
CN115043408A (zh) * 2022-07-04 2022-09-13 巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司 一种柔韧性二氧化硅气凝胶、气凝胶毡及其制备方法
CN115432977A (zh) * 2022-10-27 2022-12-06 西安交通大学 二氧化硅气凝胶纤维复合材料的制备方法
CN115976689A (zh) * 2023-01-03 2023-04-18 青岛大学 一种海藻多糖复合功能纤维的制备方法
CN116553908A (zh) * 2022-11-29 2023-08-08 冶赛尔 SiO2气凝胶复合材料、含其复合板及其制备和应用
CN116638831A (zh) * 2023-06-01 2023-08-25 常州宏巨电子科技有限公司 一种单体电芯间的高效隔热阻燃材料
CN117003543A (zh) * 2023-06-16 2023-11-07 天津轻快未来科技有限公司 一种石墨烯复合硅气凝胶隔热材料的制备方法及装置
WO2023200402A3 (en) * 2022-04-12 2023-11-23 Krosslinker Pte Ltd A method of forming an aerogel material
CN117510181A (zh) * 2023-11-07 2024-02-06 武汉中科先进材料科技有限公司 一种超疏水、增强型二氧化硅气凝胶毡及其制备方法
WO2024041439A1 (zh) * 2022-08-24 2024-02-29 南通大学 一种连续SiO2气凝胶复合纤维及其制备方法与应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102642841A (zh) * 2012-04-25 2012-08-22 陕西得波材料科技有限公司 一种常压制备低密度高性能SiO2气凝胶的方法
WO2013123137A1 (en) * 2012-02-16 2013-08-22 Cornell University Ordered porous nanofibers, methods, and applications
CN103755302A (zh) * 2013-12-12 2014-04-30 纳诺科技有限公司 一种纤维增强TiO2-SiO2气凝胶复合材料的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013123137A1 (en) * 2012-02-16 2013-08-22 Cornell University Ordered porous nanofibers, methods, and applications
CN102642841A (zh) * 2012-04-25 2012-08-22 陕西得波材料科技有限公司 一种常压制备低密度高性能SiO2气凝胶的方法
CN103755302A (zh) * 2013-12-12 2014-04-30 纳诺科技有限公司 一种纤维增强TiO2-SiO2气凝胶复合材料的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
石小靖: "玻璃纤维增韧SiO2气凝胶隔热材料制备研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技J辑》 *

Cited By (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108996985A (zh) * 2018-08-07 2018-12-14 巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司 一种气凝胶毡隔热保温材料的制备方法
WO2020087686A1 (zh) * 2018-10-31 2020-05-07 江苏华跃纺织新材料科技股份有限公司 一种一次成型无缝滤袋的制备方法
CN109437829A (zh) * 2018-10-31 2019-03-08 江苏华跃纺织新材料科技股份有限公司 破损失效滤袋回收再生纤维增强基气凝胶滤袋材料的制备方法
CN109499204A (zh) * 2018-10-31 2019-03-22 江苏华跃纺织新材料科技股份有限公司 一种一次成型无缝滤袋的制备方法
CN109231953A (zh) * 2018-10-31 2019-01-18 江苏华跃纺织新材料科技股份有限公司 高性能纤维增强二氧化硅气凝胶耐高温滤袋材料的制备方法
CN112119037B (zh) * 2018-11-27 2023-06-30 株式会社Lg化学 二氧化硅气凝胶的制备方法
CN112119037A (zh) * 2018-11-27 2020-12-22 株式会社Lg化学 二氧化硅气凝胶的制备方法
CN109355921A (zh) * 2018-12-18 2019-02-19 福建华阳超纤有限公司 一种超纤皮革加工工艺
CN109761511A (zh) * 2019-01-22 2019-05-17 重庆纤维研究设计院股份有限公司 一种硬脂酸铁改性的超疏水玻璃纤维棉毡的制备方法及其产品
CN109534780A (zh) * 2019-01-25 2019-03-29 浙江工业大学 一种硅-铝-锆三元复合氧化物气凝胶高温型轻质保温板及其常压制备方法
CN109650942A (zh) * 2019-01-25 2019-04-19 浙江工业大学 一种掺杂SiC的氧化铝复合气凝胶轻质耐高温保温板的常压制备方法
CN110526670A (zh) * 2019-09-16 2019-12-03 南京工业大学 一种疏水SiO2气凝胶-聚酰胺纤维复合材料的制备方法
CN113195432A (zh) * 2019-09-18 2021-07-30 株式会社Lg化学 气凝胶毡及其制造方法
US11926529B2 (en) 2019-09-18 2024-03-12 Lg Chem, Ltd. Aerogel blanket and method for producing same
CN110734227A (zh) * 2019-11-07 2020-01-31 中国兵器工业第五九研究所 一种耐辐照陶瓷纤维绝热复合材料及其制备方法
CN110773127A (zh) * 2019-11-13 2020-02-11 中国科学院过程工程研究所 疏水活性炭材料、制备方法及其应用
CN111003712A (zh) * 2019-11-27 2020-04-14 鑫创新材料科技(徐州)有限公司 一种气凝胶复合材料的制备方法
CN111003712B (zh) * 2019-11-27 2022-10-11 徐州绿肯环保科技有限公司 一种气凝胶复合材料的制备方法
CN111732407A (zh) * 2020-04-08 2020-10-02 天津纳科世纪新材料有限公司 均相凝胶法二氧化硅气凝胶毡及其常压制备方法
CN113683387A (zh) * 2020-05-18 2021-11-23 江苏泛亚微透科技股份有限公司 疏水阻燃二氧化硅气凝胶陶瓷纤维毡及其制备方法
CN114195495A (zh) * 2020-10-17 2022-03-18 朱晶晶 一种二氧化硅气凝胶复合保温面料
CN112876195A (zh) * 2021-02-05 2021-06-01 东莞市道睿石墨烯研究院 一种石墨烯复合硅气凝胶隔热材料的制备方法
CN113402252A (zh) * 2021-06-30 2021-09-17 河北三棵树涂料有限公司 一种气凝胶改性纤维毡隔热复合材料及其制备方法
CN113478930A (zh) * 2021-07-22 2021-10-08 浙江圣润纳米科技有限公司 一种高抗拉拔气凝胶复合材料及其制备方法
CN113563049A (zh) * 2021-08-23 2021-10-29 中南大学 一种高热稳定性、低热值疏水二氧化硅气凝胶复合材料及其制备方法
CN113683343B (zh) * 2021-09-03 2023-01-17 巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司 一种高柔韧性气凝胶毡及其制备方法
CN113683343A (zh) * 2021-09-03 2021-11-23 巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司 一种高柔韧性气凝胶毡及其制备方法
CN113896505A (zh) * 2021-09-30 2022-01-07 巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司 一种非连续生产气凝胶毡的方法
CN114044667A (zh) * 2021-11-23 2022-02-15 广州市香港科大霍英东研究院 介孔无机纤维复合材料及其制备方法和应用
WO2023200402A3 (en) * 2022-04-12 2023-11-23 Krosslinker Pte Ltd A method of forming an aerogel material
CN114934394A (zh) * 2022-05-31 2022-08-23 广东宜纳新材料科技有限公司 一种纤维复合凝胶柔性膜的制备方法
CN114804819A (zh) * 2022-06-14 2022-07-29 巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司 一种耐高温气凝胶复合材料的制备方法及其复合材料
CN115012208A (zh) * 2022-06-28 2022-09-06 武汉中科先进材料科技有限公司 一种氧化硅气凝胶毡的高效常压干燥规模化制备方法
CN115012208B (zh) * 2022-06-28 2024-04-30 武汉中科先进材料科技有限公司 一种氧化硅气凝胶毡的高效常压干燥规模化制备方法
CN115043408B (zh) * 2022-07-04 2023-11-10 巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司 一种柔韧性二氧化硅气凝胶、气凝胶毡及其制备方法
CN115043408A (zh) * 2022-07-04 2022-09-13 巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司 一种柔韧性二氧化硅气凝胶、气凝胶毡及其制备方法
WO2024041439A1 (zh) * 2022-08-24 2024-02-29 南通大学 一种连续SiO2气凝胶复合纤维及其制备方法与应用
CN115432977A (zh) * 2022-10-27 2022-12-06 西安交通大学 二氧化硅气凝胶纤维复合材料的制备方法
CN116553908A (zh) * 2022-11-29 2023-08-08 冶赛尔 SiO2气凝胶复合材料、含其复合板及其制备和应用
CN115976689A (zh) * 2023-01-03 2023-04-18 青岛大学 一种海藻多糖复合功能纤维的制备方法
CN116638831B (zh) * 2023-06-01 2023-11-24 常州宏巨电子科技有限公司 一种单体电芯间的高效隔热阻燃材料
CN116638831A (zh) * 2023-06-01 2023-08-25 常州宏巨电子科技有限公司 一种单体电芯间的高效隔热阻燃材料
CN117003543A (zh) * 2023-06-16 2023-11-07 天津轻快未来科技有限公司 一种石墨烯复合硅气凝胶隔热材料的制备方法及装置
CN117510181A (zh) * 2023-11-07 2024-02-06 武汉中科先进材料科技有限公司 一种超疏水、增强型二氧化硅气凝胶毡及其制备方法
CN117510181B (zh) * 2023-11-07 2024-04-16 武汉中科先进材料科技有限公司 一种超疏水、增强型二氧化硅气凝胶毡及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108569912A (zh) 一种疏水型二氧化硅气凝胶复合纤维毡材料的制备方法
CN108423685A (zh) 二氧化硅气凝胶的常压制备方法
CN102010179B (zh) 一种含有纤维的二氧化硅气凝胶复合隔热材料的制备方法
CN106185959B (zh) 一种以微乳液为前体快速制备气凝胶的方法
CN106698446A (zh) 一种低成本常压干燥制备气凝胶的方法
WO2005110919A1 (ja) シリカエアロゲルの製造方法
CN106120439A (zh) 一种气凝胶复合纤维纸及其制备方法
KR20110082379A (ko) 고단열 에어로젤 함침 섬유의 제조 방법
CN107263948B (zh) 一种防火保温装饰一体化板及其制备方法
CN109621849A (zh) 一种二氧化硅包覆氧化铝复合气凝胶的常压制备方法
CN108179628A (zh) 气凝胶纤维复合毡的制备方法及气凝胶纤维复合毡和应用
CN105198375A (zh) 一种绝热二氧化硅气凝胶/羟基化玻璃纤维毡复合材料及其制备方法
CN105802220A (zh) 一种聚酰亚胺/二氧化硅气凝胶粉体复合气凝胶材料的制备方法
CN109592689A (zh) 基于线形有机硅寡聚物的氧化硅气凝胶、制备方法及应用
CN103523789B (zh) 一种二氧化硅气凝胶微球的制备方法
CN109437816A (zh) 一种铝硅气凝胶复合板的制备方法
CN109019611A (zh) 一种块体透明二氧化硅气凝胶及其快速制备方法和应用
CN109251005A (zh) 一种增强二氧化硅气凝胶材料的制备方法
CN109058662A (zh) 一种二氧化硅气凝胶复合板的制备方法
CN109824339A (zh) 一种具有隔热性能的岩棉/气凝胶复合材料及其制备工艺
CN106745002A (zh) 一种共前驱体法常压干燥制备块体二氧化硅气凝胶的方法
CN108283889A (zh) 一种复合膜、其制备方法及在气体分离、纯化中的应用
CN109721060A (zh) 一种防掉粉二氧化硅复合气凝胶及其制备方法
CN106565269A (zh) 一种常压干燥制备硫酸钙晶须‑二氧化硅气凝胶的方法
CN110256101A (zh) Pi短切纤维增强柔性二氧化硅气凝胶复合材料及其制备方法

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: 20180925

RJ01 Rejection of invention patent application after publication