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...     

SiO2气凝胶水泥基复合砂浆研究现状

SiO2气凝胶是一种由纳米粒子相互交联形成三维多孔材料,具有密度低、孔隙率高、比表面积大、导热系数低等优异性能,其隔热性能相比于传统保温材料具有很大优势.首先介绍了气凝胶的低成本制备,随后介绍了气凝胶作为轻骨料在复合砂浆中的应用形式,以及气凝胶与水泥基两相间的微观形貌;分析了复合砂浆力学强度降低、气凝胶在碱性环境下保持多孔结构、气凝胶与水泥基界面结合不紧密的原因,提出改进建议;最后对气凝胶在建筑节能领域的推广进行展望.     

SiO2气凝胶纤维隔热复合材料的常压制备及性能表征

SiO₂气凝胶的力学性能较差,隔热性能较强,为了使其成为良好的隔热材料,本文提出一种SiO₂气凝胶纤维隔热复合材料的制备方法。以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,玻璃纤维和陶瓷纤维为增强体,硅烷偶联剂KH550和KH570为纤维处理剂,在常压条件下制备SiO₂气凝胶纤维隔热复合材料,并对材料性能进行表征。结果表明:前驱体中十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)含量越高,复合材料中SiO₂气凝胶导热系数越低,低至0.028 W/(m·K);使用硅烷偶联剂KH550时,基体和纤维之间结合的紧密程度更高;纤维的加入使SiO₂气凝胶的力学性能达到很高水平;当前驱体中TEOS与CTAB摩尔比为1∶0.022时,经KH550处理的玻璃纤维/SiO₂气凝胶复合材料导热系数为0.054 W/(m·K),力学性能良好,隔热性能最优。     

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...     

纤维素纤维/SiO2复合气凝胶的结构性能表征及应用

本文以纤维素纤维为骨架,原位生成SiO_2气凝胶,从而制备出纤维素纤维/SiO_2复合气凝胶。采用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、比表面积测试(BET)等手段表征了复合气凝胶的结构,通过热失重分析仪、接触角测量仪、纺织品热阻测试仪测试了复合气凝胶的基本性能,进而用复合气凝胶制作了保温服装,并采用暖体假人和红外热成像仪测试了其保温性能。研究结果表明,该纤维素纤维/SiO_2复合气凝胶具有优越的保温性能,轻薄柔韧,有望用于航空航天、极地科考、滑雪登山、以及时尚保暖服上。     

SiO2气凝胶/发泡水泥基复合材料的微观结构及性能

采用外掺法制备了SiO2气凝胶/发泡水泥基复合材料,并系统研究了复合材料的微观结构、导热系数以及稳泡剂、水胶比、H2O2添量、温度、SiO2气凝胶添量对复合材料密度和抗压强度的影响.研究结果表明,疏水性气凝胶颗粒均匀分散在发泡水泥孔壁上且使得水泥水化产物中针状物质增多,片状生成物之间连接紧密性降低.SiO2气凝胶添量为1.5wt％时,稳泡剂添量为0.4wt％,水胶比为0.60,H2O2添量为4.0wt％,温度区间为35 ～ 45℃,按此配比所得复合材料密度较低,抗压强度较高.固定发泡水泥料浆用量,随着气凝胶添量的增加,复合材料发泡高度、导热系数降低,密度、抗压强度增加.     

HNTs/SiO2粘土复合气凝胶保温砂浆的制备及性能研究

采用正硅酸乙酯为硅源,以改性的纤维状粘土埃洛石纳米管(HNTs)为增强相,利用常压干燥技术制得具有良好力学与隔热性能的HNTs/SiO2粘土复合气凝胶.将复合气凝胶作为轻骨料与砂浆复合,获得轻质隔热的保温砂浆.利用扫描电镜、压力试验机和导热仪对保温砂浆的微观形貌和性能进行表征.结果 表明:HNTs/SiO2粘土复合气凝胶呈现三维网状结构,与水泥界面结合紧密.当复合气凝胶掺量为50vol％时,HNTs/SiO2粘土复合气凝胶保温砂浆的抗压强度和抗折强度分别为10.4 MPa、1.3 MPa,导热系数为0.089 W/(m·K),相比于添加纯SiO2气凝胶的砂浆,抗压强度与抗折强度的增幅分别为33％、18％,导热系数上升了7％.     

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.     

玻璃纤维增韧SiO_2气凝胶复合材料的制备及隔热性能

采用蓬松处理后的玻璃纤维薄层为增强相,通过溶胶-凝胶法常压干燥条件下制备疏水性的SiO_2气凝胶复合隔热材料。研究了水与硅的摩尔比和玻璃纤维添加量对复合材料导热性能的影响。结果表明:前驱体液中水与硅的摩尔比为3:1时,复合材料中SiO_2气凝胶平均纳米孔径为8.160 nm,材料的密度为0.142 g/cm~3,孔隙率为88.03%,导热系数低达0.023 2 W/(m·K)。随着样品中纤维薄层含量的增加,复合材料的导热系数近似线性增长。考虑材料的成型条件,最优的纤维添加量为16%,材料的抗弯强度为0.533 MPa,抗压强度为29.59 kPa(25%形变)。与传统玻璃纤维增韧气凝胶复合材料相比,新材料的纤维添加量降低,材料密度更小(0.13~0.16 g/cm~3),导热更低(0.023~0.027 W/(m·K))。     

SiO2气凝胶透明隔热涂料的研制

用稳定剂爱利索TM RM-825对SiO2气凝胶进行改性并制备成浆料,以水性丙烯酸树脂为成膜物,在助剂的配合下制得水性纳米透明隔热涂料。实验结果表明,用稳定剂对SiO2气凝胶进行改性,能够实现纳米颗粒的均匀分散。玻璃涂覆膜厚为20～25μm时,涂膜有良好的机械性能,可见光透过率大于89%,透明性好,同时有较好的隔热效果。     

莫来石纤维增强SiO2气凝胶隔热材料的制备

以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源,采用溶胶-凝胶及超临界干燥技术制备了莫来石纤维增强SiO2气凝胶隔热材料,并系统地研究了HF催化剂以及溶剂等制备因素对气凝胶品质的影响。结果表明：HF催化剂、H2O、乙醇和甲酰胺用量对TEOS的水解缩聚反应有较大影响,调节其配比可以制备具有不同密度的SiO2气凝胶隔热材料;添加甲酰胺可以调节凝胶内部网络结构,防止干燥时由于应力不均而开裂或破裂。     

溶胶凝胶法制备SiO2气凝胶/石英纤维增强石英复合材料及其性能表征

以正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水为原料制备胶液后,真空浸渍石英纤维复合材料,经固化、超临界干燥成型、表面改性等工艺使其内部填充纳米级的SiO2.利用阿基米德法测试了材料的吸水率和显气孔率,利用BET法和短路波导法对气凝胶的比表面积和孔径以及材料的介电性能进行了表征,并分析了憎水机理.结果表明,填充前后复合材料的吸湿率由最初的17.36%降至1.21%,降幅高达93%,辅以防潮涂层后吸湿率更可低至为0.052%;介电常数基本没有变化,损耗角正切有所降低,降幅最高达51.2%.     

SiO_2气凝胶透明隔热涂层的制备及性能表征

用自制的WJ-454A疏水剂对以正硅酸乙酯为硅源、在常温常压下制得的SiO_2气凝胶进行改性,得到疏水性SiO_2气凝胶。将其与助剂配合,添加苯丙乳液为成膜物质,制备了透明隔热涂层。实验结果表明,疏水剂的加入有效改善了SiO_2气凝胶粒子团聚,增强了涂层的透明性,所得涂层可见光透过率85%,在碘钨灯照射下透明隔热玻璃与空白玻璃的模拟温差为10.2℃,可广泛用于建筑、船舶和汽车玻璃,具有良好的节能效果。     

纤维增强Al2O3-SiO2气凝胶隔热复合材料研究进展

Al₂O₃-SiO₂气凝胶是一种低密度、高比表面积、高孔隙率、低热导率的三维结构纳米多孔材料,在航空航天、建筑保温、石油化工等领域具有广泛的应用前景,是理想的高温隔热基体之一。但纯Al₂O₃-SiO₂气凝胶力学性能和抑制高温辐射传热能力较弱,限制了自身在隔热领域的应用。采用纤维作为增强体,制备的Al₂O₃-SiO₂气凝胶复合材料同时具有较好的力学和隔热性能,是目前国内外高温隔热材料方向的研究热点之一。本文介绍了纤维增强Al₂O₃-SiO₂气凝胶隔热复合材料的制备方法,综述了目前国内外该材料的研究进展,并对其未来发展趋势做了展望。     

SiO_2气凝胶核/聚苯乙烯壳复合阻燃保温板实验研究

实验过程采用热压浸渍加入发泡剂方法制备发泡型Si O2气凝胶核/聚苯乙烯壳复合珠粒,当加入14份发泡剂珠粒在90℃、压力0.9 MPa条件下反应9 h制备得到发泡剂含量为7%左右的可发性复合珠粒。同时对其发泡成型的原理、工艺流程、影响因素及参数控制等进行了研究,实验结果表明,在蒸汽压力为0.4 MPa的条件下经40 s制备得到发泡倍率为20左右、密度为0.025 g/cm3的预发复合珠粒,再经过模塑蒸汽发泡,蒸汽压力0.35 MPa、通气时间180 s,最终制备出保温性能优异(导热系数可达0.026 W/(m·K))、力学性能良好的Si O2气凝胶核/聚苯乙烯壳复合保温板。