SiO_2气凝胶添加量对YSZ多孔隔热材料制备与性能的影响

通过添加二氧化硅气凝胶制备轻质氧化锆多孔隔热材料,借助FT-FE-SEM、TEM、万能材料试验机和导热系数仪等测试手段系统研究了SiO_2气凝胶加入量对隔热材料导热系数、抗压强度、密度等性能的影响。研究结果表明:气凝胶加入量过少或过多会使料浆粘度过小或过大,造成孔分布不均,从而影响隔热性能。当添加30wt%的SiO_2气凝胶时,料浆粘度适中,样品孔径小而均匀,导热系数达到最低值,隔热性能最佳;制备样品的导热系数为0.043 W/(m·k),抗压强度为35.6 MPa,密度为1.51 g/cm~3,气孔率为60.9%。     

芳纶复合纳米纤维气凝胶的制备及其性能研究

将SiO_2纳米粒子加入到由去质子化方法制备的芳纶纳米纤维分散液中,制备芳纶复合纳米纤维气凝胶。通过一系列表征测试,分析了无机纳米粒子添加的芳纶复合气凝胶的力学性能、热性能和燃烧性能。试验结果表明:制得的复合纳米气凝胶的密度为5.6 mg/cm~3,在80%压缩应变下可承受280 kPa的应力,并且具备低导热系数[27.0 mW/(m·K)],热释放峰值仅为11.12 W/g;芳纶复合纳米纤维气凝胶属于离火自熄灭材料,具有优异的阻燃防火性能。     

硅烷偶联剂改性玻璃纤维增强硅气凝胶的研究

为了达到增强硅气凝胶力学性能的目的,采用硅烷偶联剂KH550与KH560二步改性接枝玻璃纤维,进而制备纤维增强硅气凝胶。利用扫描电子显微镜、红外光谱仪、比表面及孔径分布仪、热重-差热分析仪、导热系数仪、电子动静态疲劳试验机等对其表征。实验结果表明：硅烷偶联剂改性玻璃纤维与硅气凝胶复合后网络结构更加均匀、骨架强度更加稳定、孔径多在30 nm以下、具有良好的热稳定性;同时,改性玻璃纤维的最佳添加量为20%（质量分数）,此时其密度为0.167 g/cm³,导热系数为0.018 5 W/（m·K）,接触角为127°,抗弯强度为1.042 MPa,抗压强度为0.669 MPa,达到预期实验目的。     

纤维/气凝胶泡沫混凝土的制备与性能研究

气凝胶因具有低导热系数、高孔隙率、轻质等优异特性而备受关注,同时还具有高疏水性及良好的吸声和减震功能.实验以气凝胶为填充材料,玻璃纤维丝为增强体,制备了一种新型超轻质纤维/气凝胶泡沫混凝土.结果 表明:玻璃纤维的掺入促进了泡沫混凝土的成型,在超轻泡沫混凝土制备过程中起到至关重要的作用.当纤维含量为0.9％时,导热系数为0.058 W/(m·K),其密度为205 kg/m3,远低于普通泡沫混凝土的导热系数(0.08～0.25 W/(m· K))与密度(300～1600 kg/m3).抗压强度为0.32 MPa,符合泡沫混凝土标准JG/T 266-2011中A03级抗压强度的要求.     

超轻耐火SiO2纳米纤维气凝胶的制备及性能研究

以二氧化硅(SiO_2)纳米纤维(SNF)为基体,通过淀粉修饰制备了增韧超轻SiO_2纳米纤维气凝胶(SNFAs)。探讨了SNF与淀粉的质量比对SNFAs的表面形貌、力学性能、隔热性能、热稳定性的影响。结果表明:增韧SNFAs内部的纳米纤维形成互连的三维网络结构;随着淀粉添加比例的增加,SNFAs的压缩强度先增大后减小,密度逐渐增大,导热系数先减小后增大,当SNF与淀粉质量比为1:0.25时,SNFAs压缩强度最大为9.0 kPa,密度为11.5 mg/cm~3,导热系数为0.0258 W/(m·K),比纯SNFAs导热系数低;制备的SNFAs在维持高隔热性能前提下,能够改善SNFAs的力学性能,具有低密度、低导热系数、耐火隔热的特点。     

SiO2凝胶/铝硅纤维复合材料的高温损坏机理研究

本文采用浸渍法制备了SiO2凝胶/铝硅纤维复合材料,通过分析材料的热失重-差示扫描热、微观形貌、物相组成及热传导等特性,得出了复合材料高温损坏机理.研究结果表明,SiO2凝胶/铝硅纤维复合材料相对于硅铝纤维,析晶温度可提高200℃;随着热处理温度由900℃升至1200℃,复合材料的气孔率由55％升至75％,体积密度由0.85 g/cm3降至0.45 g/cm3,导热系数由0.0767 W/(m·K)增至0.0908 W/(m·K),压缩回弹率由90％降至43％;当热处理温度达到1200℃,复合材料的力学性能损坏,主要原因是莫来石和方石英的析晶,以及硅凝胶与纤维之间的粘结失效.     

预氧化纤维毡增强SiO_2气凝胶复合材料的制备及其性能研究

以无水乙醇、正硅酸乙酯(TEOS)为原料,聚丙烯腈预氧化纤维毡为增强体,通过溶胶-凝胶、低温超临界干燥等工艺制备了SiO_2气凝胶复合材料。SiO_2气凝胶的纳米骨架结构减少了固态热传导,纳米级孔洞减少了气体热传导和对流传热,另外聚丙烯腈纤维减少了辐射传热。所制备的SiO_2气凝胶复合材料具有良好的隔热性能,其25℃和200℃的导热系数分别为0.0181 W/(m2·K)和0.0236 W/(m2·K)。纤维毡提供了力学支撑,力学性能得到了提升。     

SiO2气凝胶纤维隔热复合材料的常压制备及性能表征

SiO₂气凝胶的力学性能较差,隔热性能较强,为了使其成为良好的隔热材料,本文提出一种SiO₂气凝胶纤维隔热复合材料的制备方法。以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,玻璃纤维和陶瓷纤维为增强体,硅烷偶联剂KH550和KH570为纤维处理剂,在常压条件下制备SiO₂气凝胶纤维隔热复合材料,并对材料性能进行表征。结果表明:前驱体中十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)含量越高,复合材料中SiO₂气凝胶导热系数越低,低至0.028 W/(m·K);使用硅烷偶联剂KH550时,基体和纤维之间结合的紧密程度更高;纤维的加入使SiO₂气凝胶的力学性能达到很高水平;当前驱体中TEOS与CTAB摩尔比为1∶0.022时,经KH550处理的玻璃纤维/SiO₂气凝胶复合材料导热系数为0.054 W/(m·K),力学性能良好,隔热性能最优。     

O_2等离子体改性玻璃纤维增强SiO_2气凝胶复合材料的制备及表征

为了制备得到性能优异的疏水SiO_2气凝胶复合材料,以O_2等离子体处理的玻璃纤维作为增强相,结合溶胶-凝胶法和超临界CO_2干燥工艺制备SiO_2气凝胶复合材料并对复合材料的结构、表面基团、疏水性、热稳定性以及绝热、力学性能进行表征。结果一方面表明O_2等离子体处理改善了玻璃纤维与SiO_2气凝胶的结合能力,使复合材料具有更加优异的绝热性能和力学性能;另一方面表明疏水改性后的O_2等离子体处理玻璃纤维增强的SiO_2气凝胶复合材料在MTMS与TEOS比例为0.4∶1时,具有低密度(0.228 g/cm~3)、低导热率(0.0214 W/m·K)、高孔隙率(80.0%)、高比表面积(741.66 m~2·g~(-1))、高疏水角(129.2°)以及高抗压强度(σ_(20%)=152.88 kPa)的特点。这些优异的性能促进了O_2等离子体处理玻璃纤维增强的SiO_2气凝胶复合材料在绝热领域更加广泛的应用。     

硅酸铝纤维和玻璃纤维复合二氧化硅气凝胶材料的制备与性能

分别以硅酸铝纤维和玻璃纤维为骨架材料,采用溶胶-凝胶、常压干燥制得纤维复合二氧化硅气凝胶材料,并对材料进行了结构和性能的测试分析。结果表明,二氧化硅气凝胶附着于纤维表面,提高了材料力学强度。硅酸铝纤维复合二氧化硅气凝胶材料的隔音性能优于玻璃纤维复合二氧化硅气凝胶材料。两种纤维复合二氧化硅气凝胶材料耐高温、燃烧性能均达到A级。硅酸铝纤维复合二氧化硅气凝胶材料和玻璃纤维复合二氧化硅气凝胶材料的产烟毒性分别为AQ₁级和AQ₂级,导热系数分别为0.034 W/（m·K）和0.033 W/（m·K）。