SiO2氣凝膠-硅酸鋁纖維隔熱材料制備與性能研究.pdf

1、納米多孔SiO2氣凝膠隔熱復(fù)合材料具有低導(dǎo)熱系數(shù)、低密度以及較好的力學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、化工、冶金等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的超臨界干燥法制備氣凝膠工藝復(fù)雜、成本較高，因此研究低成本的常壓干燥制備技術(shù)非常必要，純氣凝膠的力學(xué)性能較差，通過(guò)復(fù)合纖維制品制得復(fù)合材料來(lái)提高其力學(xué)性能也是絕熱材料研究的主要方向。本文以降低成本，縮短生產(chǎn)周期，獲得低導(dǎo)熱系數(shù)和高強(qiáng)度的隔熱材料為目的，探討研究了氣凝膠及其復(fù)合材料的制備工藝。
　　

2、本文以廉價(jià)的硅溶膠為硅源，無(wú)水乙醇為溶劑，N，N二甲基甲酰胺為干燥控制化學(xué)添加劑，采用乙酸/氨水調(diào)節(jié)PH，乙醇水溶液進(jìn)行老化，三甲基氯硅烷/正己烷混合溶液進(jìn)行表面疏水修飾，在溶膠-凝膠過(guò)程后通過(guò)常壓干燥制備了塊狀SiO2氣凝膠。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和四因素三水平正交實(shí)驗(yàn)研究了醇硅比、DMF用量、PH值以及攪拌時(shí)間對(duì)凝膠時(shí)間的影響，結(jié)果表明醇硅比對(duì)凝膠時(shí)間影響最大，考慮DMF對(duì)凝膠結(jié)構(gòu)均勻性的影響，得出了最佳實(shí)驗(yàn)條件為:醇/硅溶膠/DMF的體積

3、比為6∶6∶0.1，PH值為9.6，攪拌時(shí)間為15min。此外，研究了常壓干燥工藝對(duì)氣凝膠的影響，得出60℃干燥一小時(shí)80℃干燥一小時(shí)為最佳干燥條件。
　　 采用硅溶膠為硅源，加入乙醇、水、DMF、尿素、六鈦酸鉀晶須制備硅溶膠前驅(qū)體，尿素用來(lái)調(diào)節(jié)溶液PH，六鈦酸鉀晶須為紅外遮光劑，以硅酸鋁纖維紙為基體，采用噴霧浸漬法制得復(fù)合材料濕坯，結(jié)合常壓干燥制備出輕質(zhì)氣凝膠復(fù)合材料。在最佳密度0.338～0.37g/cm3范圍內(nèi)，氣凝膠復(fù)合

4、材料的導(dǎo)熱系數(shù)最低可達(dá)0.055W/(m·K)(300℃)。
　　 對(duì)氣凝膠復(fù)合材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)、形貌、力學(xué)性能、隔熱性能測(cè)試分析。當(dāng)硅溶膠前驅(qū)體中醇/硅/水體積比為1∶3∶2，硅溶膠前驅(qū)體/纖維紙的體積比為4∶3時(shí)，所制備的復(fù)合材料具有最優(yōu)的隔熱性能和力學(xué)性能，和純的硅酸鋁纖維相比，復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)降低33.64％，抗拉強(qiáng)度提高192.5％。
　　 研究了六鈦酸鉀晶須加入對(duì)氣凝膠復(fù)合材料隔熱性能的影響，結(jié)果表明，六鈦酸鉀