[发明专利]一种二氧化硅气凝胶的制备方法及其应用

摘要

本发明属于凝胶材料技术领域，涉及一种二氧化硅气凝胶的制备方法及其应用。本发明提供了一种二氧化硅气凝胶的制备方法，采用酸碱催化溶胶‑凝胶两步法制备二氧化硅湿凝胶，再经老化，一步溶剂交换‑表面改性过程，最后经常压干燥制备出具有低密度高比表面积的二氧化硅气凝胶。本发明提供的二氧化硅气凝胶的制备方法工艺简单，生产成本低，产率高，生产周期短，有利于二氧化硅气凝胶的大规模生产，制备得到的二氧化硅气凝胶具有密度低、比表面积大和导热系数低等优良的性质，可应用于制备二氧化硅气凝胶隔热涂层剂。隔热涂层织物隔热性能测试结果显示，本发明制得的二氧化硅隔热涂层剂在棉织物上的隔热效果好。

主权项

一种二氧化硅气凝胶的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：S1：将硅源、无水乙醇和去离子水加入容器中，按体积比，硅源：无水乙醇：去离子水为1：(3‑7)：(1‑4)，搅拌5‑15min，混匀；加入酸性催化剂，调节pH为4‑6，搅拌10‑30min，减压蒸馏除去乙醇，得到硅溶胶；S2：将硅溶胶重新溶解于硅溶胶体积1‑2倍量的无水乙醇，溶解后再加入硅溶胶体积1‑4倍量的去离子水，加入碱性催化剂，调节pH为8‑10，静置，使硅溶胶凝胶化形成湿凝胶；S3：将湿凝胶浸泡在硅源、无水乙醇和去离子水的混合液中，45‑50℃密闭静置，老化4‑8h；S4：老化后，将湿凝胶浸泡在正己烷和三甲基氯硅烷的混合溶液中进行溶剂交换和表面改性，按体积比，正己烷：三甲基氯硅烷为(10‑15)：1，改性时间为10‑24h，改性后用正己烷清洗；S5：将改性完全的水凝胶进行常压干燥，即得二氧化硅气凝胶。其中，步骤S1中所述硅源选自工业水玻璃、正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三甲氧基硅烷(MTMS)中的一种；步骤S1中所述的酸性催化剂为0.1mol/L盐酸、0.05mol/L硫酸、0.1mol/L硝酸和0.01mol/L乙二酸中的一种；步骤S2中所述的碱性催化剂为氟化钠和1mol/L氨水的混合溶液，按体积比，氨水：氟化钠为1:(0.05‑0.2)；步骤S3所述硅源、无水乙醇和去离子水混合液中，按体积比，硅源：无水乙醇：去离子水为1：(8‑15)：(20‑40)。