本发明公开基于二氧化硅的气凝胶在保温隔热材料中的应用,气凝胶使用氨基封端聚硅氧烷对埃洛石改性后,再加入正硅酸乙酯、无水乙醇、盐酸、二甲基甲酰胺和氨水反应形成凝胶,最后进行二氧化碳超临界萃取,以得到二氧化硅气凝胶。本发明气凝胶采用机械强度高、导热性低,热稳定性能好的中空天然粘土纤维埃洛石作为增强相,制得的二氧化硅气凝胶隔热复合材料具有较高的孔隙率、较低的密度、优异的力学性能、良好的绝热性能和较高的耐热性。
基于二氧化硅的气凝胶在保温隔热材料中的应用,其特征在于,在基于二氧化硅的气凝胶中,埃洛石均匀的分散于二氧化硅气凝胶中,经过聚硅氧烷修饰可使埃洛石与二氧化硅气凝胶形成很好的界面结合,且埃洛石的引入并未显著改变材料的微观结构,气凝胶材料内部仍然具有二氧化硅纳米粒子连接形成的三维网络结构,而且纳米级的孔洞分布较为均匀;孔隙率达到98—99.5%,孔径分布均匀,在30—50nm,密度为0.1—0.15g/cm3,10%应变的压缩强度为2—4MPa,热导率0.01—0.02W/mK;按照下述步骤进行:步骤1,将5‑20重量份的埃洛石超声分散于二甲基亚砜中,加入0.1‑2重量份N,N‑羰基二咪唑,在50‑70℃下持续搅拌活化处理1‑5h,随后加入1‑3重量份氨基封端聚硅氧烷,在50‑70℃下反应3‑8h后将产物过滤,使用蒸馏水将产物洗涤至中性后干燥;在所述步骤1中,所述氨基封端聚硅氧烷为氨基单封端的聚二甲基硅氧烷,数均分子量为1000‑3000;或者氨基双封端的聚二甲基硅氧烷,数均分子量为1000‑3000;或者氨基单封端的聚二甲基二乙烯基硅氧烷,数均分子量为500‑3000,乙烯基含量的摩尔百分数为0.1‑5%;或者氨基双封端的聚二甲基二乙烯基硅氧烷,数均分子量为500‑3000,乙烯基含量的摩尔百分数为0.1‑5%;或者氨基单封端的聚二甲基二乙烯基二苯基硅氧烷,数均分子量为500‑4000,乙烯基含量摩尔百分数为0.1‑5%,苯基含量摩尔百分数为0.1‑2%;或者氨基双封端的聚二甲基二乙烯基二苯基硅氧烷,数均分子量500‑4000,乙烯基含量摩尔百分数0.1‑5%,苯基含量摩尔百分数为0.1‑2%;步骤2,将10‑30重量份正硅酸乙酯和80‑100重量份无水乙醇混合均匀,加入5‑10重量份蒸馏水和1‑3重量份盐酸搅拌均匀后,加入5‑30重量份步骤1得到的产物后超声分散均匀,在35‑50℃静置5‑10h以进行充分酸水解,待充分酸水解后向体系中加入0.1‑2重量份二甲基甲酰胺和1‑3重量份氨水,静置12‑48h使凝胶中不稳定的结构继续反应并固化,得到湿态凝胶;向湿态凝胶中加入80‑90重量份水与10‑20重量份无水乙醇的混合液,静置老化12‑24h,将老化后的凝胶用无水乙醇漂洗至体系中无水后,将产物转移至二氧化碳超临界萃取装置中以二氧化碳为介质在温度33‑50℃和气压7‑10MPa下进行超临界干燥至少2h。
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