二氧化硅气凝胶的制备工艺与应用

三维纳米孔隙结构的二氧化硅气凝胶具有孔隙率高、密度低、比表面积大等基本特征,这些优异的特性使二氧化硅气凝胶在许多领域得到广泛研究和应用。二氧化硅气凝胶一般通过溶胶-凝胶过程、老化、干燥处理得到。主要总结了二氧化硅气凝胶的制备过程及机理,介绍二氧化硅气凝胶的相关领域的应用,并对二氧化硅气凝胶材料的发展前景进行了展望。     

聚乙烯醇缩甲醛/二氧化硅复合泡沫材料的制备及热性能研究

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,采用溶胶凝胶法,对聚乙烯醇缩甲醛（PVF）泡沫材料进行改性,制备了PVF/二氧化硅复合泡沫材料,探讨了TEOS用量对材料性能的影响,采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热失重分析法（TG）对材料进行了分析。结果表明,二氧化硅含量为15 %时,材料的初始热分解温度为322.5 ℃,比改性前提高了约94 ℃,TEOS的加入明显改善了PVF泡沫材料的拉伸强度和耐热性。     

二氧化硅气凝胶最佳制备工艺的确定

以正硅酸乙酯为原料,先采用溶胶-凝胶法制备湿凝胶,然后浸泡在反应溶液中进行老化,再利用正己烷进行溶剂交换,三甲基氯硅烷进行表面改性,最终获得轻质多孔二氧化硅气凝胶。并通过正交试验,确定了制备凝胶的最佳工艺条件是:pH=5,TEOS∶乙醇∶水(摩尔比)=1∶4∶8;利用FTIR、XRD和SEM等方法对二氧化硅气凝胶改性特征和添加DCCA前后的物理性质进行表征。     

常温下老化介质对硅石气凝胶的影响

硅气凝胶一种非晶态二氧化硅多孔材料,比表积高达1600m^2／g,孔隙率可达到98％,密度低的超级绝热材料（其热导率可低到0．01w／m福）,此外在惯性约束聚变靶材、催化剂等多方面有广泛的应用。在目前的条件下要获得高质量的气凝胶,主要还是通过凝胶、老化、超临界干燥的工艺方法。但老化是硅石气凝胶制备过程中非常重要的一个阶段,     

碳纤维表面二氧化硅涂层的制备方法

一种制备碳纤维表面二氧化硅涂层的方法,属于材料技术领域。本发明采用醇类作溶剂,硅酸乙酯在酸性条件下发生水解反应,形成二氧化硅先驱体溶液;使用得到的二氧化硅先驱体溶液     

常压干燥法制备SiO2气凝胶粉体

以工业硅溶胶为原料,通过凝胶过程与干燥条件的控制,采用常压干燥法制备了SiO2 气凝胶粉体,并考察了老化液中正硅酸乙脂(TEOS)含量和干燥控制化学添加荆甲酰胺的添加对气凝胶粉体堆积密度、比表面积和孔径分布的影响.结果表明:所得气凝胶粉体具有纳米多孔结构,组成气凝胶结构的基本粒子呈圆球形,粒径为10～25 nm,由基本粒子连接而成的网络结构具有5～50 nm的孔径分布;随着热处理温度从常温升至1 100℃,SiO2气凝胶从最初的无定形态转化为方石英;在,TEOS的醇溶液中老化,有利于增强凝胶骨架的强度;添加甲酰胺可以改善气凝胶粉体的孔径分布,提高其比表面积.     

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。     

超细二氧化硅的制备和表征

本文以正硅酸乙酯为硅源,通过溶胶-凝胶法制备超细二氧化硅.考察了溶剂、温度、添加剂等因素对制备二氧化硅的影响.通过一系列的实验确定了制备超细二氧化硅较好的工艺条件:以丙酮为溶剂、氨水为催化剂、pH值为9左右、反应温度为40 ℃.并采用XRD、N2等温吸附-脱附、FT-IR、SEM等手段对二氧化硅进行表征.结果表明:所制得的二氧化硅为无定形结构,孔径分布集中在2～25 nm,BET比表面积可达200 m2/g以上.     

二氧化硅气凝胶及其在保温隔热领域应用进展

二氧化硅气凝胶是目前已知最轻的固体材料，具有热导率低、孔隙率高和比表面积大等优点，被誉为新型超级保温隔热材料。然而，二氧化硅气凝胶自身存在力学性能差和制备成本高的问题，大大限制了其在保温隔热领域大规模推广应用。本文简述了二氧化硅气凝胶合成技术和力学性能增强方法，从制备过程控制、老化条件优化、热处理、纤维复合和高分子聚合物复合等方面分析了其对气凝胶性能和工艺的影响，重点介绍了近年来二氧化硅气凝胶保温隔热材料应用在航空航天、军工领域、工业管道、建筑保温以及新能源汽车等领域的研究进展，总结了其在各领域应用的技术挑战。指出未来需进一步拓展二氧化硅气凝胶的使用温区，利用共前体和化学交联等方法增强高温下的隔热性能，同时解决气凝胶纤维复材“掉粉”和微米级粉体分散不均匀等难题，尤其是新能源汽车等新兴应用领域发展迅猛，未来仍需针对新的应用需求对其合成技术进行设计和优化。     

溶胶-凝胶法制备纳米二氧化硅

以正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了纳米二氧化硅。通过控制原料配比、温度和催化剂等因素,分析其对成胶状态、成胶时间、产物粒径大小的影响,得到了制备纳米二氧化硅的优化工艺条件。     

SiO2气凝胶的制备

本文介绍了以TEOS为原料，使用丙酮为溶剂制备新型纳米多孔材料SiO2气凝胶的方法。并用BET、TEM和FTIR方法研究了该材料的基本结构，与使用酒精溶剂制备的气凝胶进行了比较．     

常压制备疏水型二氧化硅气凝胶及透光率分析

采用溶胶-凝胶法,通过常压干燥制备了疏水型二氧化硅气凝胶。研究了pH、水解时间等因素对二氧化硅气凝胶透光率的影响。以正硅酸乙酯为原料,通过酸（草酸）-碱（氨水）两步催化,采用溶胶-凝胶法常压干燥制备了疏水型介孔二氧化硅气凝胶。正硅酸四乙酯、乙醇、草酸、氨水物质的量比为1∶4∶5∶0.2,草酸和氨水的浓度分别为0.008、0.05 mol/L时,采用二甲基二氯硅烷为改性剂常压制备了二氧化硅气凝胶。透射电镜、扫描电镜测试表明：二氧化硅气凝胶具有纳米介孔结构。接触角测定表明：二氧化硅气凝胶与水的接触角为148°,表现出疏水性。     

正硅酸乙酯溶胶-凝胶行为的超声波原位监测研究

利用超声波原位监测的方法,研究了酸催化条件下正硅酸乙酯的溶胶-凝胶行为,得到信号特征值随反应的变化曲线,结合红外和电镜图谱,对结果进行了分析。研究表明,低温利于水解,高温利于缩合,80℃的反应温度相对适合;相同温度下,当H2O/TEOS=8∶1时,正硅酸乙酯水解-缩合的过程最短。由此考察了超声波监测信号特征值变化与正硅酸乙酯溶胶-凝胶反应过程的联系,可获得过程中粒子形成、粒径变化、反应程度以及凝胶生成等信息,提供了一种材料制备过程中实时在线的监测和研究手段。     

乙醇胺为碱性催化剂对硅气凝胶性能的影响

以正硅酸乙酯为硅源,盐酸为酸性催化剂,乙醇胺(一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺)、氨水为碱性催化剂,采用酸碱两步催化溶胶-凝胶法制备二氧化硅湿凝胶,凝胶不经过表面改性,采用真空干燥制得二氧化硅气凝胶。通过对二氧化硅气凝胶样品进行比表面积测定和扫描电镜观察,表明添加不同的乙醇胺所得二氧化硅气凝胶的性能不同。采用乙醇胺作催化剂与氨水作比较所得二氧化硅气凝胶平均孔径较大。采用一乙醇胺作催化剂与氨水作比较,在添加量为（5.1～8.5）×10^-2  mol时,所得二氧化硅气凝胶的吸附能力提高,内表面粗糙度减小,孔隙率提高,减轻了孔壁的坍塌。采用二乙醇胺作催化剂与其他碱性催化剂作比较,随着其添加量的增加所得二氧化硅气凝胶平均孔径增加幅度较大。采用三乙醇胺作催化剂与其他碱催化剂相比,所得二氧化硅气凝胶的内部表面最粗糙。     

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).     

球形二氧化硅的制备与改性

正硅酸乙酯（TEOS）为硅原,在无水乙醇中通过氨水催化得到球形二氧化硅粒子。通过改变无水乙醇用量得到不同粒径的球形二氧化硅（SiO2）,粒子粒径分布在180～300nm之间。反应过程中加入硅烷偶联剂KH-570对球形二氧化硅粒子改性,随着偶联剂用量的增加,在红外光谱图中1400cm^-1处出现峰值,说明亚甲基的C—H键特征峰强度增加了,二氧化硅粒子表面KH-570的有机官能团增加了,且KH-570对二氧化硅粒子起到了改性作用。将制备好的球形二氧化硅在氮气保护下用丙烯酸甲酯（MA）进行包覆,在红外谱图中1400cm^-1出现C—H键的特征峰,1800cm^-1,处也有了酯基的特征峰,说明球形二氧化硅粒子表面存在了丙烯酸甲酯的官能团,丙烯酸甲酯接枝到了二氧化硅表面。     

纳米二氧化硅制备工艺的研究

以TEOS(正硅酸乙酯)为前驱体、氨水为催化剂和无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了纳米二氧化硅。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)仪和纳米激光粒度分布仪对纳米二氧化硅的结构、粒径及其分布进行了表征,并着重探讨了反应温度、催化剂浓度和反应时间等对纳米二氧化硅粒径的影响。研究结果表明:当反应温度为60℃、催化剂浓度为0.82 mol/L和反应时间为3~4 h时,制得的纳米二氧化硅平均粒径为300 nm左右。     

疏水性二氧化硅气凝胶的常压制备与表征

采用溶胶-凝胶技术,以正硅酸乙酯为有机前驱体,三甲基氯硅烷为改性剂,在常压下干燥制备出疏水性二氧化硅(SiO2)气凝胶,同时采用密度测量、比表面积和孔径分布仪、扫描电镜、热重分析仪对SiO2气凝胶进行表征。文章重点研究反应物配比和表面修饰对SiO2气凝胶性能的影响。结果表明,采用正硅酸乙酯、水、乙醇体积配比为25︰6︰80和三甲基氯硅烷的正己烷溶液表面修饰合成的SiO2气凝胶性能质量较好。     

一种快速制备SiO2气凝胶微球的方法

一种快速制备SiO2气凝胶微球的方法,属于无机非金属材料领域,特别涉及一种快速制备SiO2气凝胶微球的方法。本发明以水玻璃为原料,经离子交换得到pH=2～3的硅酸,添加碱性催化剂后,将其加入到疏水性油中,同时加以搅拌。硅酸被搅拌剪切成微小液滴,并因表面张力作用而呈球形在油中悬浮,直至凝胶生成凝胶微球后停止搅拌,     

增强型二氧化硅气凝胶材料的研究进展

二氧化硅气凝胶是世界上最轻的固体材料之一，因其具有热导率低、比表面积大、孔隙率高等优良特性，在保温隔热领域具有极大的发展空间；然而，二氧化硅气凝胶具有强度低、不易成型等问题，限制了其在各应用领域的快速推广。本文综述了通过复合或掺杂增强二氧化硅气凝胶力学性能的方法，并对当前形势下二氧化硅气凝胶的应用前景进行了展望。