CN113546585B - 一种疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球及其制备方法 - Google Patents

一种疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113546585B
CN113546585B CN202110894636.5A CN202110894636A CN113546585B CN 113546585 B CN113546585 B CN 113546585B CN 202110894636 A CN202110894636 A CN 202110894636A CN 113546585 B CN113546585 B CN 113546585B
Authority
CN
China
Prior art keywords
agarose
sio
microspheres
hydrophobic
composite aerogel
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.)
Active
Application number
CN202110894636.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113546585A (zh
Inventor
康仕琛
赛华征
付蕊
王亚雄
谷婕
杨欣
卜怡沐
祝蓉蓉
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.)
Inner Mongolia University of Science and Technology
Original Assignee
Inner Mongolia University of Science and Technology
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 Inner Mongolia University of Science and Technology filed Critical Inner Mongolia University of Science and Technology
Priority to CN202110894636.5A priority Critical patent/CN113546585B/zh
Publication of CN113546585A publication Critical patent/CN113546585A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113546585B publication Critical patent/CN113546585B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/0091—Preparation of aerogels, e.g. xerogels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/02—Making microcapsules or microballoons
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种疏水琼脂糖‑SiO2复合气凝胶微球及其制备方法，属于气凝胶材料领域，该方法通过煅烧、酸溶粉煤灰得到硅酸根提取液，将硅酸根提取液与琼脂糖水溶液以同轴注射的方式滴入油相中，通过注射速率调控琼脂糖与二氧化硅成分配比，为保温性能高的二氧化硅气凝胶形成保护层提高了材料的力学性能。

Description

一种疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球及其制备方法
技术领域
本发明涉及气凝胶材料领域，尤其是一种疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球及其制备方法。
背景技术
气凝胶是一类兼具重要科学研究意义和巨大工程化应用价值的纳米多孔材料。由湿凝胶经特殊的干燥处理使得凝胶骨架间的液相被气相所取代，而凝胶骨架完好地保留下来所得到的一种超多孔三维纳米材料。独特的微观结构赋予气凝胶材料以比表面积很大、超低密度、热导率超低等优异的特性，使其在保温隔热、分离、储能、电池、航天等诸多领域有良好的应用前景。
传统的无机气凝胶材料（如二氧化硅气凝胶）在生产过程中极易发生碎裂，难以得到宏观完整的产品，需要与其他材料复合使用，而目前气凝胶主流产品先制成气凝胶粉末后掺入增强纤维和粘结剂经过模压或浇筑制成的气凝胶卷毡，增强骨架过于宏观导致掉粉严重。通过添加无机纤维或颗粒，采用粘结连接或烧结连接成型为块体气凝胶复合材料，可显著提高其力学性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球及其制备方法，通过使琼脂糖与二氧化硅元素形成包裹结构，使本身过于刚性的二氧化硅气凝胶骨架得到琼脂糖凝胶的柔性外层保护，使气凝胶成为具有双层结构的微球，增强了气凝胶的力学性能，拓展了其应用范围。
本发明采用的技术方案如下：一种疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，制备硅酸根溶液；将碳酸钠与粉煤灰粉末按质量比为1：1.2~2均匀混合制成粉末；接着，在800℃~1000℃马弗炉中锻烧2~3h得到熟料；之后，加入去离子水使熟料与水混合，熟料与水的质量比为1：5~8；接着，用6~9mol/L的硫酸调节pH=2~4，使二氧化硅元素以硅酸根的形式在溶液中存在；之后搅拌1~2h后过滤得到硅酸根溶液。以SiO2形式计量，硅酸根溶液中硅元素总的质量浓度为12%~20%。用硫酸调节提取液的pH值为2~4使SiO2能够在溶液状态维持一定时间，避免其快速凝胶化。硫酸作为非挥发性酸，无味，同时硫酸根离子后续可通过其他工艺转化成硫酸钙沉淀，方便回收，因而暂时不考虑以其他酸性液体作为替代。
步骤二，配置琼脂糖溶液：将琼脂糖、去离子水按质量比为1：3~4混合，在90~100℃油浴锅中以10~30r/min搅拌1~2h使琼脂糖溶解。
步骤三，制备琼脂糖-SiO2复合湿凝胶微球；使用同轴纺丝装置将硅酸根溶液和琼脂糖溶液同步注射，使得琼脂糖溶液包覆于硅酸根溶液外侧形成微球，并滴入硅油中凝胶，之后捞出经水洗、经烘箱使硅酸根凝胶、再次水洗、无水乙醇置换制得琼脂糖-SiO2复合湿凝胶微球；具体的，同轴纺丝装置具有两个注射器，两个注射器连接于一个同轴针头上，同轴针头有内外两个注射腔室，分别连通两个注射器；将配置的琼脂糖溶液注入一个注射器中，该注射器连通外侧注射腔室；将制备的硅酸根溶液置注入另一个注射器中，该注射器连通内侧注射腔室；两个注射器各配置有一个注射泵用于分别控制注射器的注射量；两个注射泵分别推动注射器使两种溶液同时推出，在同轴针头出口处琼脂糖溶液包覆于硅酸根液体外形成微球并落入硅油中。
每个微球中硅酸根溶液和琼脂糖溶液的量由各自注射器的容量和注射速率控制，若容量相同，注射速率快则相应的溶液量就大；本发明中两个注射器的容量相同，为1~25mL中的任一一种规格；同轴针头有内外两个注射腔室，即两个针头同轴嵌套在一起形成的，其中外侧注射腔室，即琼脂糖溶液所在外侧针头型号可选14~20号，注射速率控制在0.6~3mL/min；内侧注射腔室，即硅酸根溶液所在针头型号可选18~30号，注射速率控制在1.8~15mL/min。本发明中，琼脂糖溶液与硅酸根溶液注射速率优选1：3~5。
微球落入硅油后逐渐下沉，下沉过程中外部包覆的琼脂糖凝胶；接着，将硅油中凝胶的微球捞出并用大量去离子水清洗微球表面的硅油；再将微球放入45~65℃烘箱中5~8h使硅酸根凝胶；之后用去离子水充分润洗除去铝元素，铝元素来着于粉煤灰；再用无水乙醇进行充分的置换，得到琼脂糖-SiO2复合湿凝胶微球。
硅油可选择二乙基硅油、二甲基硅油、苯基硅油中的任意一种。
步骤四，将琼脂糖-SiO2复合湿凝胶微球进行真空冷冻干燥得到琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球；具体的，控制样品温度为室温（即22~25℃），真空度为10~100Pa，冷阱温度为-40~-50℃，干燥1.5~2h。
步骤五，对琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球进行疏水修饰得到疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球；具体的，采用100mL水热反应釜，将含有液态修饰剂的玻璃瓶放置于反应釜内四氟内衬中，取琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球置于玻璃瓶周围，密闭加热至100~130℃之后修饰剂以蒸汽状态和气凝胶反应2~3h，完成其疏水修饰；琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球与修饰剂的质量比为1：0.4~0.6；修饰剂可以选择甲基三甲氧基硅烷、三甲基氯硅烷、甲基三氯硅烷中的任一一种。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球及其制备方法，该方法制得的疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶宏观形态呈微球状，直径为0.2~1.5mm，密度为0.015~0.065g•cm-3，比表面积为200~800m2/g，压缩碎裂强度为21~25N；该气凝胶结构是由纤维状琼脂糖气凝胶表皮包裹二氧化硅气凝胶。
同时，煤炭燃烧过程中大量积累的粉煤灰可能造成多种自然灾害，同时可能污染地下水或者大气，对居民与自然造成负面影响。同时目前社会对粉煤灰的利用因为其特质局限于制作砖石、复合微量肥料或者漂珠，附加值较低，对于每年还在大量产生与累积的粉煤灰不能很好的利用。本发明尝试为高附加值利用粉煤灰这种我国固体废弃物提供一种新思路。
附图说明
图1为本发明制备的疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球结构示意图。
图2为本发明实施例1制备的疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球表层琼脂糖的扫描电镜图。
图3为本发明实施例1制备的疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球内部扫描电镜图。
图4为同轴纺丝装置的结构示意图。
图5为同轴针头端部剖面图。
图6为本发明制备的疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球的样品图。
图7为二氧化硅气凝胶微球（左侧）与本发明所制得的琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球（右侧）进行抗压缩性能测试后的对比图。
图4、图5中：注射器1，同轴针头2，外侧注射腔室3，内侧注射腔室4，器皿5。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合具体的实施例对本发明作进一步的详细介绍，以下所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制；实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到，例如中科瑞泰生物科技有限公司的琼脂糖。
以下介绍本发明方法的实施例，实施例中所使用的化工原料均可从商业途径得到，其中无水碳酸钠可从天津致远化工有限公司购买，琼脂糖可从中科瑞泰生物科技有限公司购买。
实施例1
一种疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，琼脂糖-SiO2复合湿凝胶微球的制备：
1.1硅酸根溶液的制备：取7.7g碳酸钠和19.2g粉煤灰粉末混合磨制成均匀的粉末；在700℃马弗炉中锻烧3h得到21.6g熟料，熟料中加入129.6mL去离子水，之后用6mol/L的硫酸调节pH=2，搅拌1h后过滤得到硅酸根溶液，以SiO2的形式来计量，提取液中硅元素总的质量浓度为20%。
1.2琼脂糖溶液的制备：烧杯中加入9g琼脂糖和27mL去离子水混合，在90℃油浴锅中以10r/min搅拌1h使琼脂糖溶解。
1.3琼脂糖-SiO2复合湿凝胶微球的制备：该步用到了同轴纺丝装置，其结构如图4所示，同轴纺丝装置具有两个垂直布设的注射器1，两个注射器1连接于一个同轴针头2上；如图5所示，同轴针头由两个针头同轴嵌套在一起形成的，有内外两个注射腔室，分别连通两个注射器；将琼脂糖溶液注入横向设置的注射器中，该注射器连通外侧注射腔室3；将制备的硅酸根溶液置注入竖向设置的注射器中，该注射器连通内侧注射腔室4；两个注射器各配置有一个注射泵用于分别控制注射器的注射量；两个注射泵分别推动注射器使两种溶液同时推出，在同轴针头出口处琼脂糖溶液包覆于硅酸根液体外形成微球并落入下方器皿5中盛放的硅油中。该实施例中两个注射器的容量相同均为25mL；琼脂糖溶液所在外侧针头型号为14号，注射速率控制在3mL/min；硅酸根溶液所在针头型号为18号，注射速率控制在15mL/min。
微球在硅油下沉过程中使得琼脂糖凝胶，之后将硅油中凝胶的微球捞出并用大量去离子水清洗微球表面的硅油；接着，将微球放入65℃烘箱中8h使硅元素凝胶；再用去离子水充分润洗除去铝元素，之后用无水乙醇进行充分的置换，得到琼脂糖-SiO2复合湿凝胶微球；硅油选择二乙基硅油。
步骤2，琼脂糖-SiO2复合湿凝胶微球的干燥；将步骤1.3制得的复合湿凝胶微球进行真空冷冻干燥处理得到琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球，控制样品温度为22℃，真空度为100Pa，冷阱温度为-50℃，干燥1.5h。
步骤3，对琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球进行疏水修饰：采用100mL水热反应釜，将含有3g甲基三甲氧基硅烷的玻璃瓶放置于反应釜内四氟内衬中，取5g琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球置于玻璃瓶周围，密闭加热至100℃之后修饰剂以蒸汽状态和气凝胶反应2h，完成其疏水修饰。
该实施例制得的疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球的直径为1.5mm，密度为0.065g•cm-3，比表面积为800m2/g；单个颗粒压缩碎裂强度为21N。
实施例2
一种疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，琼脂糖-SiO2复合湿凝胶微球的制备：
1.1硅酸根溶液的制备：取7g碳酸钠和8.4g粉煤灰粉末混合磨制成均匀的粉末；在750℃马弗炉中锻烧3h得到12.3g熟料，熟料中加入110.7mL去离子水，之后用6mol/L的硫酸调节pH=2，搅拌1h后过滤得到硅酸根溶液，以SiO2的形式来计量，提取液中硅元素总的质量浓度为12%。
1.2琼脂糖溶液的制备：烧杯中加入9g琼脂糖和36mL去离子水混合，在90℃油浴锅中以10r/min搅拌1h使琼脂糖溶解。
1.3琼脂糖-SiO2复合湿凝胶微球的制备：其步骤流程与实施例1相同，不同在于，硅油选择苯基硅油。
步骤2，琼脂糖-SiO2复合湿凝胶微球的干燥；将步骤1.3制得的复合湿凝胶微球进行真空冷冻干燥处理得到琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球，控制样品温度为25℃，真空度为10Pa，冷阱温度为-40℃，干燥2h。
步骤3，对琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球进行疏水修饰：采用100mL水热反应釜，将含有2g甲基三甲氧基硅烷的玻璃瓶放置于反应釜内四氟内衬中，取5g琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球置于玻璃瓶周围，密闭加热至100℃之后修饰剂以蒸汽状态和气凝胶反应2h，完成其疏水修饰。
该实施例制得的疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球的直径为1.5mm，密度为0.015g•cm-3，比表面积为200m2/g；单个颗粒压缩碎裂强度为25N。
实施例3
一种疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，琼脂糖-SiO2复合湿凝胶微球的制备：
1.1硅酸根溶液的制备：取7.7g碳酸钠和19.2g粉煤灰粉末混合磨制成均匀的粉末；在700℃马弗炉中锻烧3h得到21.6g熟料，熟料中加入129.6mL去离子水，之后用6mol/L的硫酸调节pH=2，搅拌1h后过滤得到硅酸根溶液，以SiO2的形式来计量，提取液中硅元素总的质量浓度为20%。
1.2琼脂糖溶液的制备：烧杯中加入9g琼脂糖和27mL去离子水混合，在90℃油浴锅中以10r/min搅拌1h使琼脂糖溶解。
1.3琼脂糖-SiO2复合湿凝胶微球的制备：其步骤流程与实施例1相同，不同在于，该实施例中两个注射器的容量相同均为25mL；琼脂糖溶液所在外侧针头型号为20号，注射速率控制在2mL/min；硅酸根溶液所在针头型号为30号，注射速率控制在8mL/min。硅油选择二甲基硅油。
步骤2，琼脂糖-SiO2复合湿凝胶微球的干燥；将步骤1.3制得的复合湿凝胶微球进行真空冷冻干燥处理得到琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球，控制样品温度为25℃，真空度为10Pa，冷阱温度为-40℃，干燥2h。
步骤3，对琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球进行疏水修饰：采用100mL水热反应釜，将含有2g甲基三甲氧基硅烷的玻璃瓶放置于反应釜内四氟内衬中，取6g琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球置于玻璃瓶周围，密闭加热至130℃之后修饰剂以蒸汽状态和气凝胶反应2h，完成其疏水修饰。
该实施例制得的疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球的直径为0.2mm，密度为0.025g•cm-3，比表面积为600m2/g；单个颗粒压缩碎裂强度为24N。
为了进一步研究本发明工艺中琼脂糖与硅元素含量对材料的影响，本发明进一步增加了实施例4、5、6，实施例4、5、6与实施例3不同在于，仅仅改变琼脂糖溶液与硅酸根溶液用量关系，并对制得的疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球进行了抗压缩性能测试，采用力学测试仪，以1mm/min的速率压缩微球高度至其完全碎裂，测得单个颗粒压缩碎裂时的碎裂强度；实验数据如下表1所示：
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE001
实验一：力学性能对照测试
本实验对粉煤灰所制二氧化硅气凝胶微球、琼脂糖气凝胶微球与本发明所制得的琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球进行抗压缩性能测试，探究本发明对于气凝胶微球力学性能的改善；首先分别制备二氧化硅气凝胶微球、琼脂糖气凝胶微球其工艺流程如下。
二氧化硅气凝胶微球的制备，包括如下步骤：
步骤1：SiO2湿凝胶微球的制备
1.1硅酸根提取液的制备：将碳酸钠与粉煤灰粉末按质量比为1：2的比例，分别取7.7g碳酸钠和19.2g粉煤灰粉末混合磨制成均匀的粉末；在700℃马弗炉中锻烧3h得到21.6g熟料，以使熟料：水质量比为1：6的比例，加入129.6mL去离子水，之后用6mol/L的硫酸调节pH=2，搅拌1h后过滤，得到硅酸根提取液，以SiO2的形式来计量，提取液中化硅元素总的质量浓度为20%。
1.2SiO2湿凝胶微球的制备：将步骤1.1的硅酸根溶液置于注射器内，使用注射泵推动注射器使溶液混合滴入硅油中，使硅酸根提取液滴入硅油中呈现为球状，之后将硅油中凝胶的微球捞出并用大量去离子水清洗微球表面的硅油；将微球放入65℃烘箱中3h使硅元素凝胶，用去离子水水充分润洗除去铝元素，再用无水乙醇进行充分的置换，得到SiO2湿凝胶微球。其中注射泵使用的注射器为25mL，硅酸根取液所在注射器针头为14号，速率为8mL/min，使微球外层琼脂糖在硅油中下降过程中凝胶。硅油选择二甲基硅油。
步骤2，SiO2湿凝胶微球的干燥；将1.2制得的湿凝胶微球进行真空冷冻干燥处理，控制样品温度为25℃，真空度为10Pa，冷阱温度为-40℃，干燥2h。
琼脂糖气凝胶微球的制备，包括如下步骤：
步骤1，3%琼脂糖湿凝胶微球的制备：
1.1：将1.2g琼脂糖、40mL去离子水于烧杯中混合，将烧杯置于微波炉中加热，溶液沸腾后将其取出，再进行10秒的冷却，多次重复上述操作直到完全溶解。将琼脂糖溶液迅速倒入圆底烧瓶中，之后在90℃油浴锅中以10r/min的转速搅拌。
1.2：在烧杯中倒入5cm深的硅油，并在-6℃中放置20min；用注射器（针头内径为1.5mm）吸取步骤1.1恒温保存的琼脂糖溶液滴入冷藏后的硅油中，此过程中，注射器与硅油液面呈垂直状态且垂直距离约13cm，注射器中的溶液每滴间隔2秒滴入硅油中，琼脂糖溶液从注射器出来后呈微球状，微球在硅油中下沉至烧杯底部，之后将硅油中凝胶的微球捞出并用大量的去离子水清洗微球表面的硅油，用无水乙醇进行充分的溶剂置换，得到3%琼脂糖湿凝胶微球。
步骤2，琼脂糖气凝胶微球的制备：
采用超临界二氧化碳干燥法将步骤1中得到的琼脂糖湿凝胶微球进行超临界二氧化碳干燥3h，其中超临界二氧化碳流体的温度为40℃，压力为10Mpa，即得到琼脂糖气凝胶微球。
步骤3，琼脂糖气凝胶微球的疏水化修饰：在5mL试管中放入1mL甲基三氯硅烷，将步骤2得到的琼脂糖气凝胶微球和试管放入干燥器中，将干燥器放入80℃烘箱中进行疏水化修饰2h，得到3%疏水琼脂糖气凝胶微球。
控制三种微球直径均为1.5mm，采用力学测试仪，以1mm/min的速率压缩微球高度至其完全碎裂，测得单个颗粒压缩碎裂时的碎裂强度如下表2所示：
表2
Figure 614803DEST_PATH_IMAGE002
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (9)

1.一种疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球的制备方法，其特征是，包括如下工艺：
使用同轴纺丝装置将硅酸根溶液和琼脂糖溶液同步注射，使得琼脂糖溶液包覆于硅酸根溶液外侧形成微球，并滴入硅油中凝胶，之后捞出经水洗、经烘箱使硅酸根凝胶、再次水洗、无水乙醇置换制得琼脂糖-SiO2复合湿凝胶微球；
将琼脂糖-SiO2复合湿凝胶微球进行真空冷冻干燥得到琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球；
对琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球进行疏水修饰得到疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球；疏水修饰方法为，采用水热反应釜，将含有液态修饰剂的玻璃瓶放置于反应釜内四氟内衬中，取琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球置于玻璃瓶周围，密闭加热至100~130℃之后修饰剂以蒸汽状态和气凝胶反应2~3h；修饰剂为甲基三甲氧基硅烷、三甲基氯硅烷、甲基三氯硅烷中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球的制备方法，其特征是，硅酸根溶液的制备方法为：将碳酸钠与粉煤灰粉末按质量比为1：1.2~2均匀混合制成粉末；接着，在800℃~1000℃马弗炉中锻烧2~3h得到熟料；之后，加入去离子水使熟料与水混合，熟料与水的质量比为1：5~8；接着，用6~9mol/L的硫酸调节pH=2~4；之后搅拌、过滤得到硅酸根溶液；以SiO2形式计量，硅酸根溶液中硅元素总的质量浓度为12%~20%。
3.根据权利要求1所述的疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球的制备方法，其特征是，琼脂糖溶液配置方法为：将琼脂糖、去离子水按质量比为1：3~4混合，在90~100℃油浴锅中搅拌溶解。
4.根据权利要求1所述的疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球的制备方法，其特征是，琼脂糖溶液与硅酸根溶液的注射速率为1：3~5。
5.根据权利要求1所述的疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球的制备方法，其特征是，硅油为二乙基硅油、二甲基硅油、苯基硅油中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球的制备方法，其特征是，真空冷冻干燥条件为，真空度为10~100Pa，冷阱温度为-40~-50℃，干燥1.5~2h。
7.根据权利要求1所述的疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球的制备方法，其特征是，琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球与修饰剂的质量比为1：0.4~0.6。
8.一种权利要求1所述方法制备的疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球，其特征是：宏观形态呈微球状，由凝胶骨架呈纤维状的琼脂糖气凝胶表皮包裹二氧化硅气凝胶。
9.根据权利要求8所述的疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球，其特征是：直径为0.2~1.5mm，密度为0.015~0.065g•cm-3，比表面积为200~800m2/g，压缩碎裂强度为21~25N。
CN202110894636.5A 2021-08-05 2021-08-05 一种疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球及其制备方法 Active CN113546585B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110894636.5A CN113546585B (zh) 2021-08-05 2021-08-05 一种疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110894636.5A CN113546585B (zh) 2021-08-05 2021-08-05 一种疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113546585A CN113546585A (zh) 2021-10-26
CN113546585B true CN113546585B (zh) 2022-09-09

Family

ID=78105297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110894636.5A Active CN113546585B (zh) 2021-08-05 2021-08-05 一种疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113546585B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113893792B (zh) * 2021-11-10 2024-02-02 内蒙古科技大学 一种具有特殊浸润性的高强度SiO2基复合气凝胶微球

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5093130A (en) * 1989-09-26 1992-03-03 Plant Genetics Powder coated hydrogel capsules
JP2001131249A (ja) * 1999-11-09 2001-05-15 Japan Chemical Innovation Institute 有機ゲル複合化球形無機多孔質粒子およびその製造方法
CN1960708A (zh) * 2003-07-22 2007-05-09 巴克斯特国际公司 低分子量有机分子的小球颗粒及其制备方法和应用
CN101601986A (zh) * 2009-07-09 2009-12-16 南京大学 一种壳聚糖-二氧化硅复合空心微球的制法及应用
CN104140553A (zh) * 2014-07-18 2014-11-12 天津大学 一种疏水性壳聚糖-二氧化硅复合气凝胶及其制备方法和吸油应用
CN104194066A (zh) * 2014-09-15 2014-12-10 中国科学院上海硅酸盐研究所 氧化硅-壳聚糖复合气凝胶及其制备方法
CN105797659A (zh) * 2016-04-08 2016-07-27 东南大学 一种二氧化硅壳聚糖双壳储热微胶囊的制备方法
CN107519149A (zh) * 2017-08-30 2017-12-29 东华大学 一种负载三氯生的二氧化硅/cs/paa核壳复合纳米抗菌粒子的制备方法
CN109053126A (zh) * 2018-08-30 2018-12-21 深圳市南硕明泰科技有限公司 一种建筑用高隔音环氧树脂建材
CN209059664U (zh) * 2018-07-20 2019-07-05 上海长海医院 一种弹力绷带
CN110787744A (zh) * 2019-11-07 2020-02-14 南京工业大学 一种简易的壳聚糖微球气凝胶的制备方法
CN111748109A (zh) * 2019-03-29 2020-10-09 武汉大学 一种利用pH值在6~8的壳聚糖溶液制备的壳聚糖微球及其制备方法
WO2021045483A1 (ko) * 2019-09-03 2021-03-11 주식회사 엘지화학 에어로겔 블랭킷 제조방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101879429A (zh) * 2010-07-02 2010-11-10 江南大学 刚性陶瓷/琼脂糖复合微球及其制备方法
EP3471874B1 (en) * 2016-06-17 2020-03-18 TRuCapSol, LLC. Controlled release particles and methods for preparation thereof
EP3801868A1 (en) * 2018-05-31 2021-04-14 Aspen Aerogels Inc. Fire-class reinforced aerogel compositions

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5093130A (en) * 1989-09-26 1992-03-03 Plant Genetics Powder coated hydrogel capsules
JP2001131249A (ja) * 1999-11-09 2001-05-15 Japan Chemical Innovation Institute 有機ゲル複合化球形無機多孔質粒子およびその製造方法
CN1960708A (zh) * 2003-07-22 2007-05-09 巴克斯特国际公司 低分子量有机分子的小球颗粒及其制备方法和应用
CN101601986A (zh) * 2009-07-09 2009-12-16 南京大学 一种壳聚糖-二氧化硅复合空心微球的制法及应用
CN104140553A (zh) * 2014-07-18 2014-11-12 天津大学 一种疏水性壳聚糖-二氧化硅复合气凝胶及其制备方法和吸油应用
CN104194066A (zh) * 2014-09-15 2014-12-10 中国科学院上海硅酸盐研究所 氧化硅-壳聚糖复合气凝胶及其制备方法
CN105797659A (zh) * 2016-04-08 2016-07-27 东南大学 一种二氧化硅壳聚糖双壳储热微胶囊的制备方法
CN107519149A (zh) * 2017-08-30 2017-12-29 东华大学 一种负载三氯生的二氧化硅/cs/paa核壳复合纳米抗菌粒子的制备方法
CN209059664U (zh) * 2018-07-20 2019-07-05 上海长海医院 一种弹力绷带
CN109053126A (zh) * 2018-08-30 2018-12-21 深圳市南硕明泰科技有限公司 一种建筑用高隔音环氧树脂建材
CN111748109A (zh) * 2019-03-29 2020-10-09 武汉大学 一种利用pH值在6~8的壳聚糖溶液制备的壳聚糖微球及其制备方法
WO2021045483A1 (ko) * 2019-09-03 2021-03-11 주식회사 엘지화학 에어로겔 블랭킷 제조방법
CN110787744A (zh) * 2019-11-07 2020-02-14 南京工业大学 一种简易的壳聚糖微球气凝胶的制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Silica aerogels having high flexibility and hydrophobicity prepared by sol-gel method;Zhao,Y;《CERAMICS INTERNATIONAL》;20181201;第44卷(第17期);第21262页-第21268页 *
Synthesis and characterization of Chitosan–silica hybrid aerogel using sol-gel method;Kelechi Ebisike;《Journal of King Saud University – Science》;20200131;第32卷(第1期);第550页-第554页 *
耐高温硅/铝复合气凝胶的制备和表征（英文）;王文琴;《稀有金属材料与工程》;20160615;第45卷(第1期);第421页-第426页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113546585A (zh) 2021-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110668452B (zh) 一种由粉煤灰制备SiO2-Al2O3复合气凝胶材料的方法
Zhao et al. Transient liquid phase diffusion process for porous mullite ceramics with excellent mechanical properties
CN106699227B (zh) 一种纳米线自增强多孔氮化硅陶瓷及其制备方法
AU2019467669A1 (en) A composite thermal insulation material and its preparation method
CN103803934A (zh) 一种纳米氧化硅隔热保温材料及其常温干燥湿法工艺制备方法
CN104130004B (zh) 高强度块状多孔氧化铝纳米陶瓷的制备方法
CN113546585B (zh) 一种疏水琼脂糖-SiO2复合气凝胶微球及其制备方法
CN106007652A (zh) 一种高温疏水SiO2气凝胶毡的制备方法
CN109437959B (zh) 一种环保型凝胶注模制备莫来石纤维基多孔陶瓷的方法
CN109627011A (zh) 一种具有同心孔的多孔陶瓷的制备方法及多孔陶瓷
CN105837252B (zh) 多孔氧化铝陶瓷及其制备方法
WO2024078182A1 (zh) 一种高透气性陶瓷纤维过滤管的制备方法
CN114516657B (zh) 一种高熵氧化物陶瓷纳米晶及其制备方法和应用
CN107805064A (zh) 一种纤维增强耐高温镁铝尖晶石气凝胶的制备方法
CN105780126A (zh) 一种由原位生成的晶须搭接而成的多孔莫来石的制备方法
CN110468453B (zh) 一种原位生长高长径比莫来石晶须的制备方法
CN103771818A (zh) 一种磷矿渣加气砖及其制作方法
CN100486895C (zh) 一种纳米氧化镁的制备方法
CN102976758B (zh) 一种大孔互联SiC陶瓷的制备方法
CN108483493B (zh) 一种高强度氧化锆气凝胶的制备方法
CN108083811B (zh) 一种双梯度多孔陶瓷材料及其制备方法
TWI309231B (en) Sol-gel process for the production of glassy articles
CN103130271A (zh) 超低密度块状全稳定氧化锆气凝胶及其制备方法
CN102755880B (zh) 一种溶胶-凝胶法制备高纯硅胶色谱柱填料的方法
CN108640661A (zh) 一种多孔氧化物陶瓷的制备方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant