玻璃棉/SiO2气凝胶复合板的改性研究

通过选取无水乙醇为溶剂,以SiO₂气凝胶为溶质,制备SiO₂气凝胶改性溶液,并将其应用于改善玻璃棉的保温性能。通过浸润及常压干燥的方法制取玻璃棉/SiO₂气凝胶复合板,研究SiO₂气凝胶的质量分数和浸润时间对其性能的影响,并与溶胶-凝胶法制备的玻璃棉/SiO₂气凝胶复合板相比。研究表明SiO₂气凝胶的质量分数和浸润时间对玻璃棉/SiO₂气凝胶复合板的性能有显著影响。当SiO₂气凝胶质量分数达到8%且浸润时间为20 min时,玻璃棉/SiO₂气凝胶复合板的短期吸水率、热导率分别下降了38.09%、18.32%,抗压强度上升了102.89%。与溶胶-凝胶法相比,本方法具有制备周期短、工艺较为简洁、成本低等优点,更适宜于大规模生产应用。     

纤维复合SiO2气凝胶的研究进展

SiO2气凝胶因其纳米尺度的多孔结构,具有低密度、低热导率的特性,因此广泛应用于保温绝热领域.然而,SiO2气凝胶脆性大、易碎的缺点限制了其在实际中的应用范围.纤维增强法制备的SiO2气凝胶,不仅极大改善了这一缺点,且制备工艺简单、力学性能优异,是目前最常见的一类复合气凝胶.介绍了纤维复合SiO2气凝胶的制备工艺,综述了几种纤维复合SiO2气凝胶力学性能增强方法的研究进展.     

SiO2气凝胶快速合成

以廉价的水玻璃为硅源，用乙醇（EtOH）／三甲基氯硅烷（TMCS）／庚烷混合溶液浸泡水凝胺，使对水凝胶的溶剂交换和表面改性在一步完成，在环境干燥条件下合成了SiO2气凝肢，所合成的SiO2气凝肢为轻质透明的块状固体，密度为0．128—0．165g／cm^3，孔隙率92.4％～94．2％。利用FT-IR、SEM、TEM和BET吸附对气凝肢的微观结构和形貌进行了研究，结果表明，气凝胶为纳米介孔结构，粒子直径和孔径分布均匀，断面呈现明显的蜂窝状结构，孔径13nm左右，比表面积约618m^2／g，表面带有较多的Si—CH3基团。     

SiO2纳米复合气凝胶改性工艺研究进展

介绍了前驱体改性法、无机/有机纤维增强改性SiO2气凝胶、有机聚合物复合改性SiO2气凝胶等复合材料的制备工艺过程,以及他们的增强改性机理、材料综合性能表现;探讨了SiO2纳米复合气凝胶隔热材料的未来研究方向,认为需要进一步的研究来确定纤维在凝胶过程中发生的作用,并将联系两相之间的相互作用与纳米多孔结构;如何实现SiO...     

SiO2气凝胶复合材料的隔热和力学性能优化

SiO2气凝胶是一种新型多功能固体材料,因具有极低热导率在热学、光学及电学等领域具有广泛的发展和应用前景.但是SiO2气凝胶的高温隔热和力学性能较差,通常通过加入遮光剂和增强纤维制备三组分气凝胶复合材料,可有效改善其隔热和力学性能.在改善的过程中,组分质量分数对三组分气凝胶复合材料的隔热和力学性能影响很大.本文通过建立热导率理论模型,结合三元正交设计法研究了组分质量分数对热导率的影响规律.采用三元正交法优化了三组分气凝胶复合材料的组分质量分数,并优化获得了同时满足给定隔热和力学性能的组分区域,提供了满足工程需求的组分区域.     

两步法常压制备SiO2气凝胶

通过对正硅酸乙酯的两步水解-缩聚反应速率的调控,使生成的醇凝胶具有比较完整的网络结构,经过老化,改善和增强凝胶的结构和强度,配合依次丙酮、正己烷溶剂替换,经过表面修饰,在常压干燥下制备了SiO2气凝胶,并采用SEM、XRD、BET、傅里叶变换红外光谱仪、激光粒度分析仪等手段对所得气凝胶样品进行表征;BET和SEM测试结果表明,所制备的SiO2气凝胶具有大的比表面和纳米多孔结构,XRD进一步表明是非晶形,激光粒度仪测试表明其体积平均粒径<20μm,为介孔结构.     

以稻壳常压制备TiO2/SiO2复合气凝胶的结构及传热性能研究

以稻壳为原料制备硅酸钠溶液,经过阳离子交换树脂得到硅酸溶液,将纳米TiO2与硅酸溶液混合,并以稀氨水调节其pH值,经过老化,溶剂置换,改性等工艺,最终经常压干燥制得TiO2/SiO2复合气凝胶.研究了TiO2掺杂量对复合气凝胶的性能影响.结果显示,当TiO2掺杂量为7wt％,pH值为5.5时,得到气凝胶块体,比表面积高达734.82 m2/g,密度为0.1394 g/cm3,在波长2～8 um范围内,红外透过率明显下降.     

SiO2气凝胶常压干燥制备及性能分析

采用溶胶-凝胶法制备SiO2气凝胶,通过酸、碱催化两步法调控正硅酸乙酯(TEOS)的水解-缩聚速率,用乙醇和正硅酸乙酯溶液浸泡和老化醇凝胶,并以乙醇、三甲基氯硅烷(TMCS)和正己烷为表面改性剂,采用逐级改性方法对气凝胶进行改性,再在常压下干燥改性后的醇凝胶.制备出了憎水性和良好的热稳定性的SiO2气凝胶.采用XPD、傅立叶红外吸收光谱(FTIR)、DT-DSC曲线等测试方法对SiO2气凝胶进行性能表征.     

快速溶胶—凝胶法制备SiO2气凝胶的研究

以正硅酸乙酯（TEOS）为原料，以乙醇为溶剂，以盐酸和氨水为催化剂，用溶胶-凝胶法制得了SiO2气凝胶，大大加快了溶胶-凝胶的反应速率，使得凝胶时间减少至几分钟甚至于更短，TEM测试结果表明所制备的SiO2气凝胶具有纳米多孔结构（骨架颗粒为80nm)实验对溶胶-凝胶过程在不同条件下进行了研究。并对其凝胶过程作了初步探讨。得出了最佳工艺条件。     

SiO2气凝胶隔热毡的制备及性能研究

利用原位合成法在常压干燥下制备了SiO2气凝胶隔热毡,研究了水玻璃体积分数、反应溶液pH值和表面改性剂用量对SiO2气凝胶隔热毡性能的影响.结果表明,随着水玻璃/去离子水的体积比和反应溶液pH值分别在1:1～1:5和7.5～9范围变化时,SiO2气凝胶隔热毡的孔隙率都是先增大后减小,密度和导热系数则均是相应先减小后增大...     

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。     

Nanofibers reinforced silica aerogel composites having flexibility and ultra-low thermal conductivity

For the sake of enhancing the performance of flexible silica aerogel in practical applications, flexible SiO₂/SnO₂ nanofibers (SSNF) reinforced flexible silica aerogel composites (abbreviated as SiO₂-SSNF) were successfully prepared. Firstly, the SiO₂/SnO₂ nanofibers with fine diameter (~320 nm) and excellent flexibility were prepared by electrospinning technology. Then the aerogel composites were synthesized by adding the flexible SSNF to the silica solution and through the sol-gel method and ethanol supercritical drying technology. The effects of different content of the nanofibers on thermal conductivity and Yong's modulus of SiO₂-SSNF aerogel composites were investigated. The SiO₂/SnO₂ nanofibers were randomly dispersed in the flexible silica aerogel and the great integrity of the material result in smaller linear shrinkage, better thermal protection, and mechanical properties compared with those pure SiO₂ aerogels. The final SiO₂-SSNF aerogel composites possess excellent thermal conductivity (0.025-0.029 W/(m∙K)) and higher Yong's modulus (70 kPa), which was twice than that of the pure silica aerogel. This prepared SiO₂-SSNF aerogel composites can be better used in thermal insulation due to its excellent flexible and thermal insulation property.     

影响二氧化硅气凝胶隔热涂料热导率的因素

采用溶胶凝胶法及雾化技术制备了二氧化硅气凝胶微球,同时制备了二氧化硅气凝胶隔热涂料。利用扫描电镜（SEM）对涂料的微结构进行观测,采用激光粒度检测仪对二氧化硅气凝胶微球的尺寸进行检测,采用Hot Disk热导率仪测量了二氧化硅气凝胶隔热涂料的热导率。结果显示：根据SEM 图像,气凝胶微球在涂料中形成明显团聚,且在气凝胶体积分数较高时,涂料中气孔增多。此外,小粒径气凝胶微球更容易形成团聚。由于气凝胶微球热阻极大,气凝胶隔热涂料的热导率随气凝胶微球含量的增加而下降。气凝胶微球的团聚相比均匀分散不利于热导率的降低,而孔隙的增多则有利于涂料热导率下降,因为空气的热阻高。小粒径微球的界面热阻比大粒径微球更大,导致小粒径微球制备的隔热涂料热导率低,混合粒径使气凝胶微球堆积密度增大,有利于降低涂料的热导率。     

二氧化硅气凝胶高温稳定性研究

二氧化硅气凝胶具有极高的孔隙率和非常低的热导率,在保温隔热领域应用前景十分广阔。探究了二氧化硅气凝胶在不同温度热处理条件下热导率的变化情况,并从微观结构角度解释了其变化机理。随着热处理温度升高,气凝胶热导率先降低后升高。当热处理温度低于400 ℃时,气凝胶的热导率随热处理温度的升高而降低,这是因为较低温度的热处理去除了气凝胶内部的大部分杂质,并且使气凝胶的内部孔隙结构更加均匀;当热处理温度处于400~700 ℃时,更高温度的热处理使得气凝胶内部的孔径明显增大,气凝胶颗粒增大,使得热导率随热处理温度的升高而增加;当热处理温度高于700 ℃时,气凝胶颗粒开始烧结,骨架结构坍塌,密度显著增大,热导率也急剧上升,此时已不具备气凝胶轻质多孔的典型特征,可以认为已经失效。实验结果对亲水型气凝胶的应用给出了一定的指导:为保证气凝胶绝热能力的最优化,可以对气凝胶在400 ℃的温度下进行一段时间的保温;工作温度应在700 ℃以下,温度的升高会轻微降低气凝胶的隔热能力;气凝胶在700 ℃以上时会失去其绝热能力,因此不宜用于温度高于700 ℃的环境。     

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）。     

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。     

纳米孔超级绝热材料气凝胶的制备与热学特性

以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源，通过溶胶–凝胶及超临界干燥过程制备了SiO2气凝胶. 同时，采用相对廉价的多聚硅(E–40)为硅源，以三甲基氯硅烷(TMCS)为表面修饰剂，硅油为干燥介质, 在常压条件下制备了同样具有纳米多孔结构的SiO2气凝胶. 用透射电镜、扫描电镜及孔径分布仪对其结构进行了表征，并用动态热线法对其热学特性进行了测试. 结果表明: 两种方法制备的气凝胶均是典型的纳米孔超级绝热材料，后者热导率略高但成本低许多，所以更具应用推广潜力.     

Thermal and mechanical behavior of natural rubber latex‐silica aerogel film

A major problem in most natural rubber latex (NRL) commonly encountered like other polymer is susceptibility to mechanical properties and thermal degradation; particularly in thin film due to the presence of double bonds in the main chain. Therefore, it is desirable to seek for ways of improving these properties. Silica aerogel is a material with extraordinary properties was believed to have potential enhance properties in NRL films because of its high specific surface area. Therefore, based on the unique character of silica aerogel, NRL‐silica aerogel film was developed by latex compounding and dry coagulant dipping to form thin film where silica aerogel acts as filler. Silica aerogel, synthesized from rice husk was dispersed in a ball‐mill using distilled water for NRL compounding. Results indicate that increasing silica aerogel loading enhances the mechanical properties of the NRL‐silica aerogel film. Effects of postvulcanization processes were also investigated, whereby the best reinforcing effect was obtained at 4 phr silica aerogel loading with leaching postvulcanization condition. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2012