一步法和兩步法制備低密度SiO2氣凝膠工藝與性能研究.pdf

1、本文以水玻璃為硅源,采用酸堿兩步催化和一步酸催化兩種不同的溶膠-凝膠工藝,在常壓干燥條件下制備出密度較低的SiO2氣凝膠,并結合多種分析手段對SiO2氣凝膠的微觀形貌、相結構、比表面積和孔徑分布、疏水性能、隔熱性能等結構性能進行測試表征,詳細研究了溶膠-凝膠工藝、陳化工藝及熱處理工藝等各工藝參數(shù)對SiO2氣凝膠結構性能的影響。
　　采用酸堿兩步催化工藝制備SiO2氣凝膠,通過研究溶膠-凝膠工藝中不同堿性催化劑、凝膠溫度、凝膠塊不同

2、高徑比對SiO2氣凝膠性能的影響,優(yōu)選1mol/L氨水作為堿性催化劑,凝膠塊高徑比為0.4,并在20℃下進行凝膠。在陳化工藝中,通過研究老化溫度-時間、分步老化工藝、溶劑交換溫度-時間、逐步溶劑交換工藝、表面改性時間、改性后溶劑交換時間等影響因素對所制備SiO2氣凝膠性能的影響,確定了各影響因素的最優(yōu)工藝參數(shù)。同時探索采用一步溶劑交換-表面改性制備出振實密度為0.123g/cm3的SiO2氣凝膠。綜合酸堿兩步催化工藝各影響因素最優(yōu)工藝參

3、數(shù)進行驗證性實驗,并對所制備樣品進行結構性能表征,典型樣品為非晶態(tài)物質(zhì),振實密度為0.057g/cm3,孔隙率為97.41％,比表面積為695m2/g,平均孔徑為9.35nm,導熱系數(shù)為0.02088W/(m·K);微觀形貌觀察顯示由納米級微小顆粒組成,顆粒細小均勻,結構疏松,孔分布比較均勻,疏水接觸角為141°,且紅外光譜分析顯示表面有疏水的-CH3基團。
　　采用一步酸催化工藝制備SiO2氣凝膠,通過對一步酸催化溶膠-凝膠工藝

4、影響因素V水玻璃/V水比值、酸催化劑種類和濃度、凝膠體系pH值的研究,確定溶膠-凝膠工藝為V水玻璃/V水=1:4,用2mol/LHCl調(diào)節(jié)體系pH值至8～9。典型樣品振實密度為0.1211g/cm3,孔隙率為94.5%,比表面積為571m2/g,平均孔徑20.20nm,導熱系數(shù)為0.02403W/(m·K),疏水接觸角為131°,微觀形貌顯示SiO2氣凝膠由大量納米級顆粒組成,顆粒有團聚現(xiàn)象,孔洞較少且單個孔體積較大。對一步酸催化工藝所