[发明专利]一种由有机硅空心粒子构成的块体气凝胶制备方法

说明书

本发明公开一种由有机硅空心粒子构成的块体气凝胶的制备方法，属于新型多孔材料制备技术领域。在本发明的制备方法中，将有机硅单体在pH范围1～6的酸性条件下水解，在水解液中加入沸点50℃～150℃的烃或沸程30℃～150℃的混合烃作为疏水性有机溶剂，通过强剪切作用使疏水性有机溶剂乳化，然后加入碱使体系凝胶化，将湿凝胶在常压条件下干燥可方便地制得由有机硅空心粒子构成的块体气凝胶。利用本发明的方法制得的气凝胶产品可应用于隔热保温、吸附、隔音等领域。

技术领域

本发明属于新型多孔材料制备技术领域，涉及一种低密度多孔材料的制备方法。

背景技术

气凝胶是指将含有溶剂的湿凝胶通过特殊的干燥工艺除去溶剂的同时，保持了凝胶骨架结构而得到的多孔性固体材料。气凝胶具有低密度、高比表面积、低导热系数和高声阻的特点，使其作为催化剂载体、隔热材料和隔音材料具有广阔的应用范围和良好的发展前景。

由于界面张力形成的毛细管作用力的原因，通过加热或减压直接蒸发湿凝胶中的溶剂，会使凝胶骨架收缩而得到孔隙率低且密度较高的干凝胶，所以在干燥的凝胶中不能保持湿凝胶原有的骨架结构。超临界条件下消除气液界面后，Kistler等最早于1931年将SiO₂醇凝胶在超临界条件下干燥，除去其中的溶剂，得到了气凝胶。但是常用溶剂的临界温度和压力都很高，如乙醇和甲醇的临界温度大于240℃，临界压力大于6MPa，丙酮的临界温度为235℃，临界压力为4.7MPa，因此，采用超临界方法制备气凝胶需要高温高压条件，限制了气凝胶的体积和大规模工业应用。

采用常压干燥法制备气凝胶是气凝胶制备技术发展的趋势。但是常压干燥法制备气凝胶通常需要十分耗时的溶剂置换和凝胶骨架表面疏水化处理步骤。通过溶剂置换过程，将湿凝胶中的亲水性表面张力较大的溶剂置换为疏水性及表面张力较小的溶剂，可以减少干燥过程中毛细管作用力造成的收缩。

本发明利用有机硅水解物在水相中对疏水性有机溶剂的分散作用，在湿凝胶制备的同时在湿凝胶中引入疏水性溶剂，使疏水性溶剂在湿凝胶中以有机硅包埋的微囊形成存在。在湿凝胶常压干燥过程中，由于有机硅包埋的疏水性有机溶剂从微囊中释放，从而起到溶剂置换作用，湿凝胶经常压干燥后可以得到由有机硅空心粒子构成的气凝胶，干燥过程收缩率小，制得的气凝胶密度低且呈完整的块状。

本发明的气凝胶常压干燥制备方法过程简便，适用于大规模生产。气凝胶产品可应用于隔热保温、吸附、隔音等领域。

发明内容

本发明提供一种通过常压干燥过程制备由有机硅空心粒子构成的块体气凝胶的方法。所述气凝胶的制备由以下步骤构成：