疏水SiO_2气凝胶的常压制备及其在棉织物上的应用研究

以甲基三甲氧基硅烷为前驱体,甲醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法,常压干燥制备了块状疏水SiO_2气凝胶,并将SiO_2气凝胶与PDMS(聚二甲基硅氧烷)混合应用到棉织物上,制备了超疏水功能棉织物。探讨了不同条件对气凝胶凝胶时间、密度和孔隙率的影响,得出了最佳工艺。利用场发射扫描电镜、接触角测试等对气凝胶和整理棉织物的表面形貌和疏水性能进行了研究。结果表明,制备的块状SiO_2气凝胶与水的接触角为151.0°,达到超疏水效果,且具有三维网络连续多孔微结构;经PDMS/SiO_2气凝胶混合液整理棉织物的接触角达到155.4°,其表面覆载了大量的SiO_2气凝胶颗粒,通过PDMS低表面能特性与SiO_2气凝胶三维网络多孔微观粗糙结构的协同,并结合PDMS对气凝胶及纺织品之间的交联粘结作用,实现了超疏水效果。     

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。     

纤维素气凝胶及纤维素-SiO2复合气凝胶的疏水改性

利用NaOH/Thiourea/H2O作为溶剂体系,采用低温冷冻,常温解冻的方法制备了纤维素水凝胶。通过对正硅酸乙酯(TEOS)水解-缩聚反应速率的控制,采用浸泡的方法获得了纤维素-SiO2复合水凝胶。使用冷冻干燥法分别得到了纤维素气凝胶和纤维素-SiO2复合气凝胶。经过冷等离子改性,以CCl4为等离子体,纤维素及其复合气凝胶由亲水型转变为疏水型,水接触角分别为102°,132°。SiO2的复合降低了纤维素气凝胶的亲水性,复合气凝胶的结构有利于疏水改性。本工作得到的疏水型纤维素气凝胶和复合气凝胶材料,为其在更多领域的应用提供了可能性。     

疏水性棉短绒纤维素/SiO_2复合气凝胶的制备及性能研究

以棉短绒纤维素为原料,以NaOH/尿素/H_2O为绿色溶剂体系,采用溶胶-凝胶法制备纤维素水凝胶,以硅酸钠(Na_2SiO_3)为硅源,代替传统正硅酸乙酯(TEOS)作为溶剂,通过浸泡法制备了4种纤维素/SiO_2复合气凝胶,再利用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)对纤维素/SiO_2复合气凝胶进行疏水改性,采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对产物进行表征。结果表明:疏水改性后复合气凝胶三维网状结构的孔隙变小,随着Na_2SiO_3用量的增加,疏水纤维素/SiO_2复合气凝胶的接触角逐渐增大,达到147°,吸油量可达到自身质量的8倍,具有较好的疏水亲油性能。     

基于纤维素纳米纤维的超疏水涂层制备研究

采用简单的浸涂法制备具有优异自清洁性能和良好耐久性能的超疏水涂层。基于纤维素纳米纤维(CNF)与低表面能物质聚二甲基硅氧烷(PDMS),以棉织物为基底制备了超疏水涂层,实现了棉织物表面功能化。通过单因素实验分别研究不同浓度CNF以及不同浓度PDMS对涂层疏水性的影响,并采用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)等对超疏水涂层进行了测试表征。CNF和PDMS在棉织物表面牢固结合,成功制备了耐久超疏水涂层。SEM结果显示,与纯PDMS涂层相比,CNF构筑了超疏水涂层所需的微观粗糙结构,为超疏水涂层的制备提供了有利条件。当PDMS浓度为4%,CNF浓度为4%时,超疏水涂层的水滴接触角(WCA)达159.2°,水滴滚动角(WSA)为4.3°。耐摩擦测试结果显示,经过40次砂纸摩擦之后涂层的水滴接触角仍达150.3°,具有超疏水性能,说明PDMS为涂层提供低表面能的同时,也具有良好的粘结性能进而提高了涂层的耐久性能。采用CNF和PDMS在棉织物表面成功制备了耐久超疏水涂层,同时实现了优异的自清洁、防水抗污性能,并且具有良好的耐久性能。     

疏水性二氧化硅气凝胶性能表征

目前SiO2气凝胶是世界上最轻、隔热性最好、孔隙率较高且声传播速率较低的固体材料,由于其特殊的网络结构使其具有很多独特的性能,而制备疏水性气凝胶是解决常压干燥过程中体积收缩和开裂的关键.采用溶胶-凝胶法以三甲基氯硅烷(TMCS)为化学表面修饰剂通过衍生法制备了疏水性二氧化硅气凝胶,并利用X射线衍射光谱、扫描电镜、能量色散谱、透射电镜、红外光谱、差热-热重分析等测试方法对其结构、形貌及化学组成进行了分析.研究表明:该样品是表面连有疏水基团-CH3的疏水性SiO2气凝胶,且组成其连续网络结构的球状纳米粒子纯度较高、粒径均匀,是热稳定性较高的非晶、多孔、轻质纳米材料.     

水溶性含氟聚合物杂化纳米SiO2制备超疏水材料及性能

为了减少有毒有机溶剂的使用,制备环境友好的水溶性超疏水材料。采用自由基聚合合成水性环氧树脂聚(甲基丙烯酸缩水甘油酯-无规-丙烯酸丁酯-无规-甲基丙烯酸羟乙酯(P(GMA-r-BA-r-HEMA)),经七氟丁酸(HFBA)与氨基纳米二氧化硅(SiO_2)杂化组装,以水为溶剂制备超疏水材料,在棉织物表面构筑超疏水表面。通过改变氨基纳米SiO_2的含量,探究棉织物的疏水性能和耐溶剂性能。研究结果表明,当接枝含氟量一定时,随着氨基纳米SiO_2含量的增加,超疏水处理棉织物的超疏水效果越好。经该超疏水材料浸渍改性的棉织物,有良好的疏液效果,水接触角为(150±2)°,耐久时间为83 min,具备很好的耐溶剂性,能耐受水洗涤、超声和NaCO_3溶液洗涤。     

微乳液法制备SiO_2超疏水性气凝胶粉体

以水玻璃为硅源,煤油为分散介质,采用微乳液法和常压干燥工艺制备出了高比表面积、颗粒均匀的Si O2超疏水性纳米粉体气凝胶,研究了微乳液形成所需表面活性剂的剂量范围、干燥时间及气凝胶粉体密度变化规律,并对制得气凝胶粉体的粒径分布、比表面积、微观形貌及疏水性进行了分析测试。结果表明,微乳液法制备所得气凝胶粉体粒径分布均匀,效率高,并具有良好的超疏水性能。     

大块SiO_2气凝胶的制备及疏水性能的研究

以廉价工业水玻璃为原料,乙二醇为干燥控制化学添加剂,三甲基氯硅烷为表面改性剂,醋酸为催化剂,通过溶胶凝胶法和常压干燥技术制备出SiO2气凝胶。采用XRD、SEM和FT-IR等方法研究了醋酸浓度对SiO2气凝胶结构的影响,以及表面改性对其疏水性能的影响。结果表明:SiO2气凝胶为典型的无定型非晶态,呈现疏松多孔三维网络纳米结构。采用浓度为1.2mol/L的醋酸进行催化时,得到大块不开裂SiO2气凝胶,其表观密度为0.22g/cm3,孔隙率高达90%。当用三甲基氯硅烷对气凝胶表面进行疏水处理后,凝胶骨架表面接上了硅甲基,表现出较好的疏水性。     

冰模板法制备纳米纤维素气凝胶及其性能研究

近年来，由于资源、能源和环境问题的不断加剧，低碳环保材料的开发成为研究热点。纳米纤维素气凝胶不仅具有传统气凝胶的优点，还兼具了纤维素来源广、可再生、可降解、良好的生物相容性，在保温隔热领域表现出广阔的应用前景。为了提高纳米纤维素气凝胶的力学性能和保温性能，设计了一种径向具有温度梯度的模具，采用冰模板法制备了一种具有各向异性结构的纳米纤维素气凝胶，并对比分析了冷冻方法对气凝胶结构、密度、孔隙率、收缩率、保温隔热性能的影响。结果表明：采用冰模板法制备的气凝胶在结构、力学性能和保温隔热性能上，均优于冰箱冷冻法和液氮冷冻法制备的气凝胶，是一种实现气凝胶结构调控，改善气凝胶结构与性能的有效方法。