[发明专利]一种疏水亲油的柔性二氧化硅气凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种疏水亲油的柔性二氧化硅气凝胶及其制备方法和应用。本发明的疏水亲油的柔性二氧化硅气凝胶的制备方法包括以下步骤：1)将甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、表面活性剂和酸催化剂分散在水中，进行水解，得到二氧化硅溶胶；2)将二氧化硅溶胶和碱催化剂混合后注入模具，静置，得到二氧化硅醇凝胶；3)将二氧化硅醇凝胶浸入乙醇，进行老化，再常压干燥，即得疏水亲油的柔性二氧化硅气凝胶。本发明的疏水亲油的柔性二氧化硅气凝胶具有超疏水性和优异的柔韧性，且其制备过程简单、绿色环保、危险性低、能耗低、成本低，在疏水吸油、油水分离领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及二氧化硅气凝胶技术领域，具体涉及一种疏水亲油的柔性二氧化硅气凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

二氧化硅气凝胶是一种在胶体粒子间通过硅氧化学键连接的纳米多孔非晶固态材料，具有密度低、孔隙率高、比表面积大、导热性低等优点，可以用于隔热材料、隔音材料、吸附剂、催化剂载体、节能材料和集成电路衬底材料等，具有广阔的应用前景。然而，传统的二氧化硅气凝胶的强度低、韧性差，且在二氧化硅气凝胶干燥阶段通常采用的是超临界干燥工艺，超临界干燥过程对设备要求高，能耗大，危险性高，这些因素都限制了二氧化硅气凝胶的大规模生产和实际应用。

随着工业化程度的提高，石油已经成为当今世界最重要的能源，是维系人类社会赖以生存和发展的物质基础。石油在开采、运输、使用过程中不可避免会因为泄露而造成水资源污染，原油中含有的烷烃、环烷烃、芳香烃等有机物对于生态环境的危害很大。二氧化硅气凝胶吸收油脂的能力很强，可以作为吸附剂来吸附水中的有机污染物，尤其是疏水改性后的气凝胶，其含有的亲油基团有利于有机污染物的吸附，但由于普通二氧化硅气凝胶的机械性能较差，有着固有的脆性，而且疏水改性的步骤繁琐，这些因素都限制了二氧化硅气凝胶在石油污染水体处理中的实际应用。

因此，开发一种具有超疏水性、柔韧性优异、制备成本低的二氧化硅气凝胶具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种疏水亲油的柔性二氧化硅气凝胶及其制备方法和应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种疏水亲油的柔性二氧化硅气凝胶的制备方法包括以下步骤：

1)将硅烷、表面活性剂和酸催化剂分散在水中，进行水解，得到二氧化硅溶胶；所述硅烷由甲基三乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷按照体积比1:0.0909～0.8182组成；

2)将二氧化硅溶胶和碱催化剂混合后注入模具，静置，得到二氧化硅醇凝胶；

3)将二氧化硅醇凝胶浸入乙醇，进行老化，再常压干燥，即得疏水亲油的柔性二氧化硅气凝胶。

优选的，一种疏水亲油的柔性二氧化硅气凝胶的制备方法包括以下步骤：

1)将硅烷、表面活性剂和酸催化剂分散在水中，进行水解，得到二氧化硅溶胶；所述硅烷由甲基三乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷按照体积比1:0.0909～0.8182组成；

2)将碱催化剂加入搅拌状态的二氧化硅溶胶中，再注入模具，静置，得到二氧化硅醇凝胶；

3)将二氧化硅醇凝胶浸入乙醇，进行老化，再常压干燥，即得疏水亲油的柔性二氧化硅气凝胶。

优选的，步骤1)所述硅烷、表面活性剂、酸催化剂的摩尔比为1:0.03～0.11:0.00020～0.00045。

优选的，步骤1)所述硅烷、水的摩尔比为1:20～30。

优选的，步骤1)所述表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种。

优选的，步骤1)所述酸催化剂为冰醋酸、盐酸中的至少一种。