[发明专利]一种二氧化硅气凝胶粉体及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种二氧化硅气凝胶粉体及其制备方法和应用，属于隔热材料的制备领域。本发明提供的二氧化硅气凝胶粉体，由包括以下质量份数的组分制备得到：硅源水溶液100～300份、油相溶剂200～400份、助溶剂4～40份、表面活性剂0.2～2份、甲基硅醇钠溶液10～60份、无机酸水溶液1～5份、三甲基硅醇钠四氢呋喃溶液3～10份和有机脂肪酸的石油醚溶液0.3～0.9份。本发明提供的二氧化硅气凝胶粉体结构均匀，且具有良好的疏水性、低导热和低密度特点。

技术领域

本发明涉及隔热材料的制备技术领域，尤其涉及一种二氧化硅气凝胶粉体及其制备方法和应用。

背景技术

二氧化硅(SiO₂)气凝胶是由纳米级微粒互相聚集而形成，且以空气为分散介质的新型轻质多孔材料，主要用作保温材料、吸音材料。以高纯硅醇盐(正硅酸乙酯等)为硅源制备的气凝胶各方面性能优良，但成本昂贵，不适合在建筑保温等民用领域的推广。

目前，国内外成熟的制备气凝胶工艺大多都是以正硅酸甲酯和正硅酸乙酯为硅源，通过采用超临界干燥工艺条件，来制备纳米级二氧化硅气凝胶。但这种制备方法过程复杂、工艺要求高、耗时长、成本高昂，严重的限制了硅气凝胶生产工艺的商业化发展。

在现有工艺中也常常在常压条件下通过干燥来制备SiO₂气凝胶，但限于常压干燥技术本身的局限性，在常压条件下干燥所制备出SiO₂气凝胶结构、疏水性、低导热和低密度等性能差，远不及在超临界条件下干燥所制得的SiO₂气凝胶的结构、疏水性、低导热和低密度等性能。这些因素都限制了SiO₂气凝胶的进一步发展，无法实现SiO₂的工业化生产。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供了一种二氧化硅气凝胶粉体及其制备方法和应用。本发明提供的二氧化硅气凝胶粉体结构均匀，具有良好的疏水性、低导热和低密度的特点。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种二氧化硅气凝胶粉体，由包括以下质量份数的组分制备得到：

硅源水溶液100～300份、油相溶剂200～400份、助溶剂4～40份、表面活性剂0.2～2份、甲基硅醇钠溶液10～60份、无机酸水溶液1～5份、三甲基硅醇钠四氢呋喃溶液3～10份和有机脂肪酸的石油醚溶液0.3～0.9份。

优选地，所述甲基硅醇钠溶液的质量浓度为28％～32％。

优选地，所述三甲基硅醇钠四氢呋喃溶液的质量浓度为8％～12％。

优选地，所述有机脂肪酸的石油醚溶液的摩尔浓度为0.01～0.015mol/L。

优选地，所述有机脂肪酸的石油醚溶液中的有机脂肪酸包括C₈～C₁₈脂肪酸中的一种或多种。

优选地，所述硅源水溶液中SiO₂的质量浓度为5％～8％。

优选地，所述无机酸水溶液的摩尔浓度为0.01～0.015mol/L。

优选地，所述油相溶剂包括烃类溶剂、卤代烃类或酯类。

本发明还提供了上述技术方案所述二氧化硅气凝胶粉体的制备方法，包括以下步骤：

将硅源水溶液、表面活性剂、油相溶剂和助溶剂混合加热，调节pH值后，得到乳液体系；

将所述乳液体系、甲基硅醇钠溶液和无机酸水溶液混合进行第一反应后，与水、三甲基硅醇钠四氢呋喃溶液和有机脂肪酸的石油醚溶液混合进行第二反应后，再依次进行萃取和干燥，得到所述二氧化硅气凝胶粉体。