SiO2气凝胶改性瓦楞纸板性能研究

目的应用SiO₂气凝胶疏水隔热水性涂料对瓦楞纸板表面进行改性,探究其对瓦楞纸板力学性能、疏水性能、隔热性能的影响。方法通过机械共混和表面改性相结合的方式制备疏水隔热水性涂料,采用线棒涂布器涂布于瓦楞纸板表面,通过测试纸板表面的接触角检验疏水效果,并测试改性后纸板的边压强度、平压强度、戳穿强度和压痕强度;制备90 mm×90 mm×100 mm的隔热包装箱,通过融冰试验测试其隔热效果。结果经SiO₂气凝胶疏水隔热水性涂料改性后的纸板接触角为91.75°,提高了6.25°。改性后纸板的横向边压强度、平压强度、戳穿强度和纵向压痕强度分别提高了5.6%,0.6%,2.4%和2.7%。当SiO₂气凝胶的质量分数为2%时,改性后的纸板具有最优的隔热性能。当湿膜厚度为60μm时,与未涂布的原瓦楞纸板相比,温度可降低13.6℃结论该方法扩大了SiO₂气凝胶在包装行业的应用范围,能为未来保温包装材料提供参考。     

纳米SiO2气凝胶的表面改性与分形

采用正丁醇、正己烷、三甲基氯硅烷(TMCS)的混合溶液时SiO2醇凝胶进行表面改性,其中TMCS比例分别为1%、3%、6%、8%、10%,采用傅立叶红外光谱(IR)进行测试.结果表明,TMCS的比例为3%时,改性效果相对较好.N2吸附-脱附实验测试结果为比表面积高达838.57m2/g,孔半径主要分布在3.6～5.2nm,存在小于2nm的微孔,并根据实验数据采用FHH模型法计算得到SiO2气凝胶的表面分形维数Ds=2.4665.     

SiO2气凝胶的疏水性改性研究

采用三甲基氯硅烷（TMCS）对硅溶胶制备的湿SiO2气凝胶进行表面疏水改性处理,研究了TMCS与孔洞中水的摩尔比对气凝胶的疏水改性作用与性能,用红外光谱法检测了疏水性改性的SiO2气凝胶,发现气凝胶表面的-OH被-OR基团取代,以此构建SiO2气凝胶的疏水性改性机理及模型,试验结果表明,TMCS与孔洞中水的摩尔比控制在0．35左右时可获得不开裂、完好的、具有憎水性特征的二氧化硅气凝胶。     

碱性催化剂对SiO2气凝胶性能的影响研究

以工业水玻璃为硅源,采用LiOH、NaOH、KOH、NH_3·H_2O为催化剂,通过溶胶-凝胶法常压环境干燥疏水改性制备SiO_2气凝胶。利用FT-IR、TG-DTA、SEM以及BET对气凝胶的化学结构、热稳定性、微观形貌及比表面积和孔结构进行了表征测试。结果表明,碱性催化剂促使SiO_2溶胶-凝胶转化时间急剧缩短,由5840min缩短到30min左右;同时热稳定性明显提高,热分解温度由375℃上升到400℃以上。碱性金属离子催化作用下SiO_2气凝胶在1.7和32nm处呈现双孔结构,孔容保持在2.5～3.5cm3/g,说明在弱酸性环境下碱金属离子使的SiO_2气凝胶在保持三维网状结构的同时加大了SiO_2纳米粒子之间的接触面积。     

疏水SiO2气凝胶的制备研究

采用正硅酸四乙酯、去离子水为原料,甲基三乙氧基硅烷为改性剂,乙醇为溶剂,氨水为催化剂,通过原位聚合法结合超临界干燥工艺制备出接触角为165°的疏水型SiO2气凝胶.根据乙醇用量、水用量和pH值对凝胶时间和气凝胶密度的影响关系,确定最佳工艺条件为:TEOS:H2O;EtOH摩尔比为1:4:16,pH为8.0.     

基于SiO2气凝胶的超疏水功能棉织物的制备及性能研究

以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为前驱体,通过溶胶-凝胶反应和常压干燥法实现了二氧化硅(SiO_2)气凝胶的制备;并将SiO_2气凝胶与聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合应用到棉织物上,制备了超疏水功能棉织物。分别探讨了制备SiO_2气凝胶和超疏水棉织物的主要影响因素。结果表明,在草酸与MTMS摩尔配合比为1.6×10-4∶1,凝胶化温度为40℃,老化温度为40℃条件下,制备的SiO_2气凝胶具有连续多孔微观粗糙结构,密度为106.4kg/m3,孔隙率达到95.16%。在SiO_2气凝胶用量为4%(wt,质量分数),PDMS用量为4%(wt,质量分数)条件下,整理后棉织物的接触角为156.4°,实现了超疏水性能。     

SiO2气凝胶结构及其热学特性研究

以正硅酸四乙酯为硅源,通过溶胶－凝胶及超临界干燥过程制备了ＳｉＯ２气凝胶。用透射电镜、扫描电镜以及孔径分布仪对其结构进行了表征,并用稳态热线法对其热学特性进行了测试。     

无机纤维毡／SiO2气凝胶隔热材料的制备及性能

以无机纤维毡为增强材料,正硅酸乙酯为硅源,采用溶胶一凝胶技术制备了无机纤维毡／Si02气凝胶隔热材料。研究了无机纤维毡的类型、密度等因素对复合材料的影响。结果表明：无机纤维毡／siO2气凝胶复合材料的隔热性能优,导热系数仅略高于纯Si02气凝胶,强度则有显著提高。     

SiO2-TiO2复合气凝胶的制备工艺研究

以钛酸四丁酯(TBT)、正硅酸乙酯(TEOS)为原料,制备出TiO2和SiO2溶胶,研究了不同水解抑制剂以及水解抑制剂的用量对TiO2溶胶的影响.最终确定以HC1为水解抑制剂制备出稳定的TiO2溶胶;两种溶胶混合后,研究了pH值对复合凝胶透明度的影响.结果表明,当pH值为5.5时,凝胶时间适当且复合湿凝胶透明度较好;随着TiO2含量的增加,比表面积减小、锐钛矿衍射峰强度增强;从TEM图可以看出,锐钛矿型TiO2晶体均匀分散在SiO2气凝胶网络结构中.     

SiO_2气凝胶对罗丹明B的吸附动力学研究

研究SiO2气凝胶对罗丹明B的吸附动力学特征,考察溶液吸附剂用量、吸附时间、吸附温度及罗丹明B初始浓度对SiO2气凝胶吸附效果的影响。结果表明:吸附量随着气凝胶加入量的增大而减小,在吸附时间40min,吸附温度14℃,罗丹明B初始浓度为6mg/L时吸附效果较好。SiO2气凝胶对罗丹明B的吸附行为可用Langmuir和Frenundlich吸附等温式进行描述,相关性均较好,但更符合Frenundlich经验公式。采用一级动力学和二级动力学模型考察吸附过程,吸附过程符合二级动力学方程。     

SiO2气凝胶的研究现状与应用

综述了SiO2气凝胶的原料、凝胶工艺、干燥工艺、性能与应用的基本规律和最新进展,展望了SiO2气凝胶未来的研究方向。在SiO2气凝胶优异性能被广泛认同的前提下,工艺研究的重心集中在克服低成本化和强度、吸湿性等,应用研究主要集中在热学、吸附与催化等领域。     

工业水玻璃制备疏水性SiO2气凝胶

以工业水玻璃为硅源,稀H2SO4为催化剂,三甲基氯硅烷(TMCS)为表面改性剂,无水乙醇和正己烷为溶剂,在常温常压下通过"两步法"成功地制备出轻质疏水性SiO2气凝胶。通过BET、FTIR、接触角测试以及SEM、EDS和TG等手段证实,所得SiO2气凝胶的比表面积为512.44~737.19m2/g,平均孔径为15.19~19.09nm,且凝胶表面-OH基团已被-OSiCH3取代,接触角高达137°,呈现出明显的疏水性和良好的热稳定性。     

复合纤维增强疏水SiO2气凝胶的制备及其性能

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,复合纤维为增强相,采用溶胶-凝胶法和常压干燥技术制备了纤维增强疏水SiO_2气凝胶复合材料。利用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、比表面积分析仪等手段对气凝胶的化学组成、形貌及结构等进行了分析,并且测量了样品的密度和抗折强度。结果表明:经常压干燥制备的SiO_2气凝胶复合材料加工成块性较好,密度在0.27g/cm~3左右,比表面积达到878.544m~2/g;随着复合纤维的掺入,凝胶填充了纤维之间的大部分微米空隙,并与纤维形成了比较密实的结构,复合材料的抗折强度提高到了1.53 MPa,使得材料有较好的韧性,适用于不规则形状的隔热。     

Effect of Sol-Gel Processing Parameters on Optical Properties of TMOS Silica Aerogels

To optimize and produce silica aerogels with high direct transmittance and low diffusive values, systematic and detailed experiments were carried out on the effect of sol-gel processing parameters on optical properties of silica aerogels. A series of aerogel samples of different molar ratio combinations was optically examined in the UV–visible–NIR range by a spectrophotometer equipped with an integrating sphere. The overall transmittance of the aerogels in the visible range varied from 75 to 93% depending upon the molar ratio combination. The most relevant parameter being studied was the direct/hemispherical transmittance ratio (). The best value of obtained for an aerogel in the present study was about 93% with a molar ratio of 1 TMOS: 12 MeOH:4 H₂O:3.5 × 10^–3 NH₄OH, respectively. Apart from visible transparencies, solar energetic transparencies of some silica aerogels were also measured and reported. These optical data, together with the porosity measurements, allowed us to improve the process of fabrication of low-diffusing aerogel material. The experimental results are discussed considering the percentage of porosity and heterogeneity generated in pore size distributions due to the variation of sol-gel processing parameters.     

块状TiO2气凝胶的形成过程及其对品质的影响

研究了TiO2气凝胶形成过程中制备条件和凝胶化过程对块状TiO2气凝胶宏观性质的影响,结果表明所得气凝胶是由粒度约为4－6nm的TiO2非晶态微粒连结而成的具有均匀网络结构的多孔性超轻量级块状材料,通过严格控制制备过程中凝胶化过程的条件及状态,可以获得不同密度不同品质的TiO2气凝胶。     

氨处理对溶胶凝胶增透膜激光损伤阈值的影响

采用溶胶凝胶方法在K9 玻璃基片上镀制了SiO2 增透膜,并对其中一些样品进行了氨处理.分别采用原子力显微镜、红外光谱仪、椭偏仪、透射式光热透镜测试了氨处理前后薄膜的微观表面形貌、化学结构、折射率和弱吸收.实验结果表明:经氨处理后薄膜的孔隙率从0.73 降低到0.63 ,其弱吸收从67.88 ×10 -6 增加到74.58 ×10 -6 ,薄膜的激光损伤阈值从处理前的18.0 J/cm 2 降低到16.9 J/cm 2 .考虑到氨处理能提高SiO2 增透膜的机械性能,实际应用中应根据需要折中处理.     

环境气压干燥制备多孔SiO2气凝胶的研究进展

阐述了环境气压干燥技术制备SiO2气凝胶的原理,综述了近几年环境干燥技术采取的工艺措施和研究状况,并综合评述了SiO2气凝胶的环境干燥制备及其应用前景.     

Effect of Heat Treatment on Silica Aerogels Prepared via Ambient Drying

Silica aerogels were prepared at ambient drying by using ethanol/trimethylchlorosilane （TMCS）/heptane solution as pore water exchange and surface modification of the wet gel before drying. The obtained silica aerogels exhibit a sponge-like structure with uniform pore size distribution. The effects of heat-treatment on the hydrophobicity, specific surface area and other properties were investigated. The results indicated that the hydrophobicity of silica aerogels could be maintained up to 350℃. With increasing heating temperature, hydrophobicity decreased, and became completely hydrophilic after heat-treatment at 500℃. Brunaueremmitt-teller （BET） surface area results indicated that the specific surface area of silica aerogels increased with increasing heating temperature in the range of 150-500℃. The effects of heat-treatment on the morphology and chemical bonding state of silica aerogels were investigated by scanning electron microscopy （SEM）, differential temperature analysis （DTA） and Fourier-transform infrared spectroscopy （FT-IR）.