常压干燥制备高弹性气凝胶

以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为硅源,水为溶剂,醋酸和氨水为酸碱催化剂,采用酸碱两步法,六甲基二硅胺烷(HMDS)作为表面修饰剂,常压干燥制备了半透明、块体气凝胶.得到的气凝胶疏水性很好(接触角为158°),具有很好的弹性性能,良好的保温隔热性能(热导率为0.031W/(m·K)).用扫描电镜、比表面积与孔径分析仪、力...     

水玻璃法SiO_2气凝胶的制备及其疏水改性

以水玻璃为硅源,水为溶剂,采用冷冻干燥法制备了纳米多孔SiO_2气凝胶材料。采用三甲基氯硅烷(TMCS)和六甲基二硅胺烷(HMDS)进行疏水改性,以减少样品在使用过程中的收缩和坍塌。结果表明,TMCS疏水改性SiO2气凝胶的表观密度为0.1682g/cm3,比表面积为363m2/g,HMDS疏水改性SiO_2气凝胶的表观密度为0.2536g/cm3,比表面积为336m2/g。SEM测试结果表明,所得产品具有非晶纳米介孔结构。接触角测定分析表明,TMCS疏水改性SiO2气凝胶与水的接触角为149°,表现出良好的疏水性。     

SiO_2气凝胶/PMMA复合材料柔性相界面对导热性能的影响

以正硅酸乙酯为前驱体,采用常压干燥法制备二氧化硅(SiO_2)气凝胶(SA)。通过微观形貌分析,红外光谱和热重表征SA的修饰效果;通过对复合材料导热,弯曲强度,分子量及分子量分布的测定,研究SA/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合材料的性能。分析结果表明:SA表面的骨架颗粒分布疏松,颗粒大小均匀,具有连续网络状结构。不饱和双键能够很好的接枝到SA的表面。SA的加入使数均分子量减小,分子量分布变宽;SA含量为5%(wt,质量分数)SA/PMMA复合材料的弯曲强度达到最大值73.07MPa,导热系数为0.0589W/(m·K),具有较好的热性能,在温度为367时失重率为12%。     

SiC掺杂改性SiO2气凝胶的制备及其隔热性能研究

以正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅烷为共聚硅源，加入干燥控制化学添加剂N,N-二甲基甲酰胺，酸催化制备硅溶胶，并添加遮光剂SiC,混合均匀后在碱性条件下老化得到SiC掺杂改性双硅源体系SiO₂溶胶，再利用疏水改性、溶剂交换等后处理工艺，常压干燥得到SiC掺杂改性SiO₂气凝胶。考察了双硅源体系SiO₂气凝胶的组织性能、表面形貌、物质构成和孔结构等，进一步分析了不同SiC掺杂量和温度条件对SiO₂气凝胶隔热性能的影响。结果表明，SiC掺杂改性双硅源体系SiO₂气凝胶的导热系数在700℃条件下可低至0.0482W/(m·K),且具有良好的高温隔热性能。     

含氟硅聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的合成

以异佛尔酮二异氰酸(IPDI)、聚丙二醇(PPG)、端羟丙基硅氧烷(PDMS)、二羟甲基丙酸(DMPA)及1,4-丁二醇(BDO)为主要原料,采用溶液聚合法合成有机硅改性水性聚氨酯(SiPU)。以SiPU为种子乳液,并作为复合乳液的壳层,加入核层单体丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)及甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA),通过乳液聚合得到氟硅改性聚氨酯-聚丙烯酸酯(FSiPUA)复合乳液。考察了PDMS及DFMA用量对乳液聚合过程及乳胶膜表面疏水性能的影响。采用FT-IR、CA、TEM、DSC及TG等表征复合乳液涂膜结构与性能。结果表明,FSiPUA复合乳液呈现核壳结构,在PDMS和DFMA的协同作用下,当PDMS和DFMA用量分别为m(PDMS)/m(PU)=5.5/100和m(DFMA)/m(AA)=15/100时,涂膜的表面自由能低至21.67 mN/m,对去离子水接触角达102.3°,涂膜耐热性有一定提高。     

原位聚合制备LDPE/凹凸棒土纳米复合材料

利用超声波分散处理凹凸棒土,分别采用硅烷偶联剂KH570对其进行表面修饰和溶液聚合法在修饰后的凹土表面原位接枝聚合MMA单体,将经上述处理的凹土与LDPE(低密度聚乙烯)复合制备LDPE／AT纳米复合材料。结果表明,通过超声波分散的方法可以得到凹凸棒土纳米棒晶,凹凸棒土对MMA无阻聚作用,表面包覆的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)能有效地解决复合材料的界面粘接,提高复合材料的性能。     

纤维素微纤气凝胶增强聚合物复合材料研究

采用纤维素微纤气凝胶增强聚合物材料的方法,首先制备出乙烯基三甲氧基硅烷改性的纤维素微纤气凝胶(SA),然后将SA作为增强聚合物复合材料,主要介绍了两种复合方法,一是直接共混法制备聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合材料;二是原位聚合法制备出聚苯乙烯复合材料,通过软单体丙烯酸正丁酯(BA)来调节复合材料。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、热失重分析和万能材料试验机等手段对复合材料的结构与性能进行表征。结果表明:两种方法制备的复合材料,与纯聚合物相比,热稳定性都有所提高。     

SiO2气凝胶隔热保温包装材料的制备及其性能研究

为了提高包装材料隔热保温性能,以SiO2气凝胶(SA,silica aerogel)为改性剂,对低密度聚乙烯(LDPE,low density polyethylene)进行改性,采用共混流延法制备了具有优异隔热保温性能包装薄膜.研究了不同浓度Si O 2气凝胶对薄膜的力学性能、阻隔性能、亲疏水性能、热稳定性、导热系数...     

有机硅基导热硅脂的改性及渗油机理研究

针对目前传统导热硅脂渗油现象严重的问题,以铝粉和银粉为填料制备有机硅基导热硅脂,采用硅烷偶联剂改性粉体、添加聚硅氮烷改性硅油、添加纳米氮化铝粒子3种方法改善导热硅脂的渗油性能,分别测试其在高温加热和热循环实验后的渗油性能。结果表明,3种改性导热硅脂的渗油抑制性能相较市售导热硅脂明显改善,其中添加纳米氮化铝粒子的导热硅脂渗油抑制效果最佳,其分油量为0. 049%(质量分数)。改性导热硅脂经过热循环后,渗油性未发生明显变化。     

耐高温二氧化硅气凝胶复合材料制备及其导热研究

以二氧化硅溶胶为前驱体,利用树脂转移模塑成型(Resin transfer molding,RTM)工艺制备了二氧化硅气凝胶复合材料.对制备的气凝胶复合材料进行了结构表征;对气凝胶复合材料的隔热性能和耐高温性能进行了试验考核,结果显示,20 mm厚材料经过900℃、1000 s的石英灯考核后背温为186℃,材料经过1100℃、1000 s的马弗炉试验后线收缩率为1.2％,该气凝胶复合材料具有优良的隔热性能和耐高温性能.研究了温度对气凝胶复合材料导热的影响,结果表明,气凝胶复合材料的导热系数随温度的升高逐渐增大,900℃导热系数为室温的5倍.研究了气体环境对气凝胶复合材料导热的影响,发现氮气环境下气凝胶复合材料的导热系数随温度的变化与空气环境基本相同.     

Theoretical Modeling of the Radiative Properties and Effective Thermal Conductivity of the Opacified Silica Aerogel

In this paper, we investigate the radiative properties and the effective thermal conductivity (ETC) of the opacified silica aerogel by theoretical method. The radiative properties of the opacified silica aerogel are obtained by the modified Mie Scattering Theory that is used for particle scattering in absorbing medium. The modified gamma distribution is used to take account of the non-uniformity of the particle size. The solid thermal conductivity of the composite material is obtained by considering the scale effect of the particles. Based on these calculated thermophysical properties the coupled heat conduction and radiation through the evacuated opacified aerogel are solved by the finite volume method. And the radiation flux is computed by the P-1 approximation combined with the gray-band model. Results show that, the calculated thermophysical properties of the TiO₂-doped silica aerogel are close to the experimental data. The optimal mean radius for the largest radiation extinction of the SiC particles is about 1μm. The presented data of optimal doping amount of the SiC particles at different temperature conditions for the evacuated silica aerogel is very useful for thermal insulation material design.     

氧化铝气凝胶的合成与性能

氧化铝气凝胶具有大比表面积、高孔隙率以及比氧化硅气凝胶更优异的热稳定性, 在高温隔热和催化领域有广阔的应用前景, 但其复杂的合成工艺和较低的强度限制了其应用。本文首先介绍氧化铝气凝胶合成工艺, 指出溶胶-凝胶过程中存在的问题, 不同干燥方式的特点以及最新发展的干燥工艺; 然后介绍了近年来氧化铝气凝胶在比表面积、热稳定性、强度、导热系数等性能改善方面所取得的代表性研究成果; 最后介绍了氧化铝气凝胶在高温催化、隔热领域的应用, 并展望了未来氧化铝气凝胶的发展方向以及应关注的问题。     

红外遮光剂在二氧化硅气凝胶中的应用研究进展

气凝胶作为目前为止最轻的固体,具有极低的热导率,是一种较为理想的轻质、高效、最具潜力的隔热材料。但纯二氧化硅气凝胶的红外透明性影响了其高温隔热性能。介绍了红外遮光剂红外辐射抑制机理,综述了使用炭黑、TiO2和六钛酸钾晶须等作为红外遮光剂提高二氧化硅气凝胶隔热性能的研究进展,并对未来红外遮光剂在二氧化硅气凝胶中的应用做了展望。     

有机改性硅溶胶及疏水膜的制备

以硅酸钠为原料,经水解制得了硅酸低聚体(PS),再以六甲基二硅氮烷(HMDS)与PS反应引入硅三甲基,制得了有机改性硅溶胶(PSH),并采用浸提法在玻璃上涂胶制备了疏水膜.本文采用FT-IR、1H-NMR和TG-DTA对硅溶胶进行了分析表征.研究结果表明:聚硅酸中羟基被硅三甲基取代,制得的PSH热稳定性较好,涂膜玻璃具有疏水性且疏水性随着HMDS投料量的增加而增强.     

新型耐高温多层隔热结构研究

为了改善传统应用的多层隔热材料的耐温及隔热效果等性能,以耐高温硅酸铝纤维纸和石英纤维网为基体材料,疏水性SiO2气凝胶颗粒为隔热填料,采用粘结工艺制备了新型耐高温多层隔热结构.采用石英灯阵列光电加热装置测试该结构冷面温度随时间的变化情况,采用PBD-02P平板导热仪测试各个指定温度下的导热系数,采用扫描电镜表征胶层的微观形貌.研究改变疏水性SiO2气凝胶颗粒添加量对导热系数的影响,结果表明,当疏水性SiO2气凝胶颗粒与耐高温胶粘剂质量比为2∶40时制备出的试样具有最低导热系数.这种新型耐高温多层隔热结构最高使用温度可达1000℃,平均密度小于0.25g/cm3,热面温度为1000℃时最佳配比试样的导热系数仅为0.080W/(m·K).该结构优异的综合性能能够很好地应用于航空航天隔热领域.     

Electrospun nanofiber composites with micro-/nano-particles for thermal insulation

Polyacrylonitrile (PAN) nanofiber and silica aerogel (SAG) laminated composites were prepared via electrospinning for thermal insulation. Conventional single nozzle and co-axial electrospinning were used to increase the fraction of aerogel particles in the composite sheets while maintaining the mechanical strength of the sheet. When the core-shell electrospinning technique with co-axial nozzle was applied, the proportion of aerogel particles increased two fold without a deterioration of the mechanical properties. The average thermal conductivity of the laminated composite sheet was reduced by approximately 12.5% as compared to the nanofiber composite prepared using the single-nozzle electrospinning technique. For additional reduction in thermal conductivity, hollow glass microspheres (HGM) was inserted between the interlayer spacing of the electrospun sheets to increase the interlayer spacing. When HGM particles were inserted, it was observed that the thermal conductivity decreased by approximately 20% compared to that of the specimen without particles.     

氧化硅气凝胶隔热复合材料研究进展

氧化硅气凝胶由于纤细的纳米结构,具有极低的热导率,是一种新型轻质保温隔热的理想材料。但其力学性能和高温遮挡红外辐射能力差限制了气凝胶在该领域的应用。通过添加增强体和遮光剂研制气凝胶隔热复合材料是主要的解决方法。本文综述了近年来气凝胶隔热复合材料的制备方法,重点分析了气凝胶复合材料在力学性能和隔热性能方面的研究进展,并指出了存在的问题,对今后的研究提出了展望。     

无机纤维增强SiO2气凝胶隔热复合材料的研究进展

SiO_2气凝胶因其独特的纳米孔结构而具有低密度、低热导率等特点,具备成为高效隔热材料的潜力,然而SiO_2气凝胶的力学性能较差,极大地限制了其在隔热领域的应用。采用无机纤维作为增强体,制备的SiO_2气凝胶复合材料同时具有较好的力学和隔热性能,是目前国内外高性能隔热材料的研究热点之一。综述了无机纤维增强SiO_2气凝胶隔热复合材料的制备方法及其研究进展,并展望了其未来发展方向。     

常压干燥制备SiO2气凝胶复合材料研究进展

SiO_2气凝胶复合材料具有低密度、低热导、高强度等优异性能,已在航空航天、石油化工、建筑保温等领域获得较好应用。然而现有成熟的超临界干燥制备SiO_2气凝胶复合材料工艺需要维持高温、高压条件,能耗高、危险性大且设备复杂,常压干燥制备工艺由于所需条件温和、设备简单,有望实现连续性规模化生产。本文结合国内外关于常压干燥制备SiO_2气凝胶复合材料的研究进展,按照颗粒、纤维等增强相的不同,对常压干燥制备SiO_2气凝胶复合材料进行综述并对其未来发展方向进行了展望。     

常压干燥制备SiO2气凝胶的研究

以水玻璃为硅源,采用常压干燥制备了SiO2气凝胶。研究了老化时间、老化剂种类、干燥溶剂种类以及表面改性对SiO2气凝胶结构和性能的影响。结果表明:制得的SiO2气凝胶具有良好的疏水性,密度为0.082g/cm3,孔隙率为96.26%,比表面积达到585.4m2/g。采用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外分析(FT-IR)、热重分析(TG)、差热分析(DTA)等对疏水型气凝胶的结构和性能进行了研究。