二氧化硅气凝胶的研究现状及应用前景

二氧化硅气凝胶由于其特殊的网络结构使其具有密度小、隔热性好、孔隙率高、比表面积大、传声速率低等优良性能。从1931年开始,经过广大研究者几十年的深入研究,二氧化硅气凝胶有了更广阔的发展。本文介绍了以不同原料制备二氧化硅气凝胶的方法,论述了二氧化硅气凝胶的干燥技术,概述了二氧化硅气凝胶的改性措施,分析了二氧化硅气凝胶的应用前景。     

热塑性聚酰亚胺增韧环氧树脂胶粘剂的研制

利用热塑性聚酰亚胺粉末增韧改性环氧树脂,得到了综合性能优异的胶粘剂体系,并对其凝胶化时间、接触角、表面能、疏水性、耐热性等各项性能进行了研究。     

疏水SiO2气凝胶的制备及应用研究进展

介绍了SiO2气凝胶的特性,阐述了疏水性SiO2气凝胶的制备方法,综述了气相氧化法、表面后处理法、原位法等制备疏水性SiO2气凝胶的原理和方法,简述了疏水SiO2气凝胶在热学、光学、化学(吸附和催化)及医学等领域的应用现状,最后展望了疏水性SiO2气凝胶的发展和应用前景,其在隔热、超疏水功能纺织材料上的应用也具有较好的发展前景.     

二氧化硅气凝胶的疏水化改性及其复合材料的研究进展

二氧化硅(Si O2)气凝胶是一种由SiO2粒子堆积而成的具有三维多孔网络结构的纳米材料,具有低密度、低热导率、高比表面积和高孔隙率等特点,在众多领域应用价值巨大而备受关注。Si O2气凝胶的疏水改性直接关系到其在制备或使用过程的结构稳定性。文章介绍了SiO2气凝胶疏水改性常用的两种方法:表面改性法和原位改性法,并且重点展示了SiO2气凝胶复合材料在隔热、催化、吸附、电化学等方面的最新研究进展。     

改性二氧化硅气凝胶/硅橡胶超疏水涂层的制备及其性能

利用具有低表面能的疏水硅橡胶RTV-1做成膜基料,甲基三乙氧基硅烷改性的具有网络结构的SiO_2气凝胶作为填料,运用一种简便的方法制备了超疏水改性SiO_2气凝胶/RTV-1涂层:混合→搅拌→超声分散→提拉法→室温下干燥。在同样条件下制备了未改性SiO_2气凝胶/RTV-1涂层、纯RTV-1涂层、改性SiO_2颗粒/RTV-1涂层和纯SiO_2颗粒/RTV-1涂层。采用扫描电镜观察所制涂层的微观形貌,并测量了它们的静态水接触角和滚动角。结果显示,改性增强了涂层的疏水性。改性SiO_2气凝胶/RTV-1涂层的水接触角达到157°,滚动角2°,表现出显著的超疏水特性,其机械性能也较好,附着力为3B,邵氏硬度为34 HA。     

SiO2气凝胶隔热保温涂料的研制及配套体系的研究

以纳米SiO2气凝胶、中空玻璃微珠为隔热填料,ZrO2、六钛酸钾晶须(PTW)为辅助功能填料,长径玻璃纤维、短径含锆陶瓷纤维为相增强材料,改性硅溶胶与改性水玻璃混合无机树脂为成膜基料,制备气凝胶隔热保温涂料.通过对导热系数、隔热温差、黏结强度等的测定,探究了基料、各功能填料配比、颜基比对涂膜成膜性、隔热性及黏结强度等性...     

毛竹NFC/SiO_2气凝胶的制备和疏水改性

以毛竹为原料,高压均质法制备纳米纤丝化纤维素(NFC),再采用溶胶―凝胶法制备NFC/二氧化硅(SiO_2)气凝胶。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)等对其进行表征,通过改变正硅酸乙酯/无水乙醇的体积比获得样品微观形貌较佳的反应工艺条件,并采用十八烷基三氯硅烷的正己烷溶液对NFC/SiO_2气凝胶进行疏水改性,用接触角测量仪测试改性NFC/SiO_2气凝胶的疏水性能。研究结果表明NFC/SiO_2气凝胶在正硅酸乙酯/无水乙醇体积比为1.25%时,二氧化硅复合效率高,且所获得的气凝胶形貌较好,二氧化硅以颗粒的形式附着在纳米纤丝化纤维素表面。改性NFC/SiO_2气凝胶接触角为132°,达到疏水状态。     

SiO_2气凝胶的疏水改性及性能研究进展

从原位共聚和后处理两个方面着手,介绍了近年来国内外硅气凝胶疏水改性的研究进展;再从疏水SiO_2气凝胶的特殊性能出发,简要介绍了其在隔热、催化、吸附等技术领域的研究进展。     

二氧化硅气凝胶的研究进展

介绍了二氧化硅(SiO_2)气凝胶的发展历程,总结了SiO_2气凝胶的制备方法和应用,从疏水化、增强改性、掺杂改性等几个方面介绍了SiO_2气凝胶的研究进展。     

常压干燥法制备疏水性SiO2气凝胶

利用正硅酸乙酯做先躯体,盐酸与氨水做催化剂,通过二步法制备了二氧化硅气凝胶,并利用三甲基氯硅烷和正己烷做表面改性剂采用共沸法逐级对湿凝胶进行表面改性.测试分析了气凝胶的密度、表观、疏水性、比表面积、孔径分布和热稳定性.结果表明:气凝胶的物理特性及其疏水性受到三甲基氯硅烷与正己烷的体积比(ψ)的影响,其密度随着ψ增大而减小,当ψ=3%时,气凝胶的疏水性最好;所制得的SiO2在350℃仍具有良好的热稳定性,并且具有高比表面积(838.6 m2/g)和孔体积(2.10cm3/g).     

硅酸钠模数对SiO2气凝胶结构和表面改性机制的影响

以粉煤灰为原料制备五种不同浓度的硅酸钠溶液,采用溶胶-凝胶法对硅酸钠溶液进行处理,在常压干燥条件下获得了疏水性SiO₂气凝胶。通过测试气凝胶的密度、比表面积和接触角,研究了硅酸钠溶液模数m对气凝胶结构的影响,阐述了气凝胶表面疏水改性的亲核取代S_N1化学反应机制。研究结果表明,气凝胶的疏水性能与其表面连接的硅甲基—Si—(CH₃)₃数目有直接关系,当硅酸钠模数m=2.50时,气凝胶的疏水性能最佳。气凝胶的密度和比表面积均随硅酸钠模数的增大而增大,当硅酸钠模数m=0.75时,气凝胶的密度和比表面积最小,其值分别为0.073 9 g/cm³和588.5 m²/g。     

制备条件对疏水SiO2气凝胶结构和性能的影响

以价廉的水玻璃为原料,通过六甲基二硅氧烷和三甲基氯硅烷混合改性剂对制备的SiO2水凝胶进行表面改性,避免了溶剂交换,并常压干燥得到疏水的SiO2气凝胶.研究了改性剂用量对气凝胶疏水性和结构的影响.疏水气凝胶与水的接触角在100～130°范围内.常压干燥制备的气凝胶具有典型的气凝胶结构特征,孔洞尺寸、密度和比表面积分别在5～6.5 nm,100～160 kg/m3和500～720 m2/g范围内,颗粒尺寸小于100 nm.疏水气凝胶在空气和氮气中的热稳定性分别为284 ℃和490 ℃.     

疏水纤维素/SiO2复合气凝胶的制备和表征

以微晶纤维素和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,通过溶胶-凝胶法制备了4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶,并利用十八烷基三氯硅烷(OTS)对复合气凝胶进行疏水改性,利用X射线衍射(XRD)、能谱仪(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等对4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶及其疏水改性产物进行表征分析。结果表明:4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶均为白色固体,密度范围43.6~50.7 mg/cm³;XRD、EDS和FT-IR分析表明4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶中均含有硅元素,疏水纤维素/SiO₂复合气凝胶中均含有硅、氯元素;SEM分析表明4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶及其改性产物均呈现三维网状结构,改性产物的三维网状结构的孔隙变小。疏水纤维素/SiO₂复合气凝胶的接触角测试结果表明,4种样品接触角均大于90°,达到疏水状态,且随着TEOS用量的增加,接触角逐渐增大(最大接触角144.5°),疏水性能提高。     

热处理对粉煤灰酸渣基二氧化硅气凝胶结构和疏水性的影响

粉煤灰酸渣是粉煤灰经酸溶提铝后的副产品,主要化学成分为无定形二氧化硅,其资源化利用不仅解决了粉煤灰酸渣堆存带来的环境问题,还能获得附加值较高的二氧化硅气凝胶。以粉煤灰酸渣制备的水玻璃为原料,通过溶胶-凝胶—溶剂交换/表面改性—常压干燥工艺成功制备了低密度（0.083 g/cm³）、高比表面积（708 m²/g）、高疏水性（接触角为143°）的多孔二氧化硅气凝胶。通过热重-差热分析、红外光谱分析、接触角测试、扫描电镜分析、氮气吸附-脱附测试等手段对热处理前后二氧化硅气凝胶的结构和疏水性进行了表征。结果表明,随着热处理温度升高,二氧化硅气凝胶的比表面积增大、疏水性逐渐减弱直至消失。300 ℃热处理后,二氧化硅气凝胶仍具有较强的疏水性（接触角约为128°）,密度为0.080 g/cm³。当热处温度为400~600 ℃时,二氧化硅气凝胶仍具有中孔结构,由疏水性变为亲水性,密度从0.073 g/cm³增加到0.078 g/cm³。     

双醛羧甲基纤维素改性胶原气凝胶复合相变材料的制备及性能

以制革固体废弃物中提取的胶原为原料、双醛羧甲基纤维素（DCMC）为大分子交联剂，通过冷冻干燥技术制备了DCMC改性胶原气凝胶，利用FTIR和SEM对其结构和形貌进行了表征。结果表明，DCMC的引入不会改变胶原三股螺旋结构，且制得的DCMC改性胶原气凝胶具有丰富的多孔结构、低密度（8.83~10.38mg/cm3）、高孔隙率（94.99~97.65%）和良好隔热性能。当DCMC含量小于15%时，DCMC改性胶原气凝胶的压缩应力随DCMC含量的增加而变大。此外，为进一步提升DCMC改性胶原气凝胶的隔热性能和耐久性，通过真空浸渍法填充相变材料和浸涂法疏水处理，制备出DCMC改性胶原气凝胶复合相变材料。隔热实验、泄露实验和防污实验等实验结果表明，气凝胶复合相变材料相比于气凝胶具有更加优异的隔热效果，拓展了其实际应用范围。     

疏水性SiO2气凝胶常压干燥制备与表征

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,以NH4F为催化剂,实现了纳米多孔SiO2气凝胶材料的常压干燥制备,采用三甲基氯硅烷(TMCS)进行疏水改性,以减少样品在使用过程中的收缩和塌陷.结果表明:TMCS疏水改性的SiO2气凝胶样品的表观密度为0.191 g/cm3,导热系数为0.031 W/(m· K),比表面积为667 m2/g.SEM和TEM的测试结果表明,所得样品为纳米介孔材料.接触角的测定分析表明,TMCS疏水改性的SiO2气凝胶样品与水的接触角为147°,表现出良好的疏水性.400 ℃热处理后,气凝胶因失去大量的甲基基团,由疏水性变为亲水性.     

二氧化硅气凝胶隔热复合材料的高温疏水改性及失效机制

SiO₂气凝胶隔热复合材料已经广泛应用于航空航天、石油化工等隔热保温领域,通过疏水改性可大幅拓展其应用场景。为了使SiO₂气凝胶隔热复合材料在更高温度仍保持良好的疏水性能,采用聚硅氧烷改性硅酸盐涂料对SiO₂气凝胶隔热复合材料进行表面刷涂疏水改性,然后研究了涂层厚度对裂纹扩张的影响以及涂层在高温下疏水性能的失效机制和刷涂改性前后复合材料的耐磨损性能。结果表明,当涂层厚度大约为13 μm时,所制备的涂层表面无裂纹,接触角可达(113±2)°,经450 ℃高温热处理1 800 s后接触角依然可以保持在105°左右,表现出良好的热稳定性,同时涂层显著提高了复合材料的耐磨损性能。     

疏水化改性纳米纤维素的制备及应用研究进展

综述了疏水化改性纳米纤维素的研究进展,从表面吸附改性、对表面羟基化学改性和接枝共聚改性3个方面论述了对纳米纤维素的疏水化改性研究,介绍了疏水改性纳米纤维素及其衍生物在乳液和泡沫稳定方面以及在造纸、气凝胶和膜材料领域中的应用,并对其发展进行了展望,为其广泛应用提供了参考。     

SiO_2气凝胶/活性炭复合吸附材料的制备与疏水改性研究

为了提高活性炭的疏水性能,采用溶胶-凝胶工艺和常压干燥法在活性炭表面上原位合成SiO_2气凝胶,并对其进行了疏水改性。扫描电镜、氮气吸脱附等温线、红外光谱分析和表面接触角测试结果表明,该工艺在活性炭孔隙内有效形成了气凝胶结构。相比于活性炭基体材料,经改性后比表面积降低5.78%,中孔结构得到增强,且有很好的疏水效果,接触角可以达到130°,对水蒸气的吸附量降低了25%。     

疏水改性温敏水凝胶的合成及应用研究进展

N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）类水凝胶是典型的温敏水凝胶,通常含有亲水性酰胺基和疏水性异丙基,具有随温度变化而发生可逆溶胀/收缩的特殊性质,作为一种新型的智能材料得到广泛的应用。本文主要论述了NIPAM类疏水改性温敏水凝胶的合成,在骨架中引入疏水单体可以改善其疏水特性,同时提高其温度敏感性,使其在药物释放、物质分离及生物医用材料等领域具有独特的应用价值。目前对疏水改性温敏水凝胶的理论研究尚浅,仍需拓展其在实际方面的应用,今后可考虑改善疏水单体的官能团结构提高疏水性能,合成更具温度响应性和环境友好性的智能温敏水凝胶,拓展其在催化、水处理、生物化工等领域的广泛应用。