低密度SiO2氣凝膠常壓制備工藝優(yōu)化及其廢液再生利用.pdf

1、隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的絕熱材料已很難勝任社會發(fā)展要求。SiO2氣凝膠是一種具有納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的絕熱材料,密度為0.003~0.5g/cm3,導(dǎo)熱系數(shù)小于0.02W/(m.k),孔隙率高達80％~99%,是一種具有廣闊前景的新型超級絕熱材料。常壓制備SiO2氣凝膠作為工業(yè)化大批量制備SiO2氣凝膠的主要選擇方法,但是存在工藝不穩(wěn)定,制備過程產(chǎn)生大量有機廢液,造成制備成本居高不下,難以在市場中形成競爭力。本文主要是研究穩(wěn)定制備SiO2

2、氣凝膠的工藝優(yōu)化和回收利用制備SiO2氣凝膠過程中產(chǎn)生的廢液再次制備高性能SiO2氣凝膠的方法。同時結(jié)合多種分析手段對氣凝膠的微觀形貌、相結(jié)構(gòu)、比表面積和孔徑分布、疏水性能、隔熱性能等結(jié)構(gòu)性能進行了測試表征。
　　以水玻璃為硅源制備SiO2氣凝膠,選擇5種陳化工藝進行對比實驗,設(shè)計了不同的老化時間、溶劑交換時間對制備SiO2氣凝膠的影響,利用無水乙醇協(xié)助老化可以避免網(wǎng)絡(luò)骨架粗大,同時無水乙醇對水的“鎖閉”效應(yīng)可以將濕凝膠網(wǎng)絡(luò)孔道的

3、中的水替換,從而降低干燥時的毛細管力, SiO2氣凝膠振實密度為0.073g/cm3。在表面修飾后增加3d的溶劑交換可以進一步降低振實密度為0.069 g/cm3,但是造成成本急劇增加。選用文中的陳化工藝3進行放大實驗25陪,一次性穩(wěn)定制備出平均振實密度為0.0736 g/cm3 SiO2氣凝膠。并對實驗進行吸附試驗,證明SiO2氣凝膠對油性物質(zhì)的吸附能力是自身質(zhì)量的30陪。利用雙層玻璃板模型分析SiO2氣凝膠振實密度與導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)系,

4、發(fā)現(xiàn)當振實密度ρ>0.1 g/cm3時,導(dǎo)熱系數(shù)隨振實密度減小急劇下降,當振實密度ρ<0.1 g/cm3,振實密度對導(dǎo)熱系數(shù)影響減小。
　　以廢老化液為硅源、以回收提純廢正己烷制備性能優(yōu)異的SiO2氣凝膠。研究證明,向回收的廢老化液中加入40%的乙醇,1.5%的干燥化學(xué)控制劑甲酰胺配置成凝膠體系,水解24h,用1mol/L的氨水堿催化調(diào)節(jié)PH=6,利用相分離與精餾兩種提純方法結(jié)合的提純回收正己烷對濕凝膠進行溶劑交換,所制備的 Si

5、O2氣凝膠振實密度為0.0795 g/cm3,比以水玻璃為硅源用新正己烷溶劑交換制備的SiO?氣凝膠的振實密度0.0736 g/cm3增大8.0%,但制備成本急劇下降,并且避免了資源浪費和污染環(huán)境。
　　采用能譜分析、SEM、BET比表面積等分析測試手段對利用廢老化液和提純廢正己烷所制備的 SiO2氣凝膠典型樣品的物相、微觀形貌、比表面積、疏水性能和導(dǎo)熱系數(shù)進行表征。結(jié)果表明:典型樣品振實密度為0.0795 g/cm3,孔隙率為9