SiO2氣凝膠的常壓干燥制備及在隔熱紡織品中的應(yīng)用.pdf

1、SiO2氣凝膠是分散介質(zhì)為氣體的凝膠材料，具有納米結(jié)構(gòu)、高比表面積、高孔隙率、低密度、低介電常數(shù)和極好的隔熱性能，具有廣泛的應(yīng)用前景。SiO2氣凝膠可通過(guò)溶膠-凝膠法制備。制備硅氣凝膠的前驅(qū)體主要是硅的醇鹽。干燥方式主要有超臨界干燥和常壓干燥。超臨界干燥通過(guò)控制壓力和溫度，使溶劑達(dá)到其本身的臨界點(diǎn)，可在維持骨架結(jié)構(gòu)的前提下完成濕凝膠向氣凝膠的轉(zhuǎn)變。但超臨界干燥工藝耗能高，設(shè)備昂貴且復(fù)雜，難以進(jìn)行連續(xù)性及規(guī)模化生產(chǎn)。常壓干燥制備氣凝膠為了

2、防止在干燥過(guò)程中發(fā)生收縮、變形和碎裂，通常采取溶劑替換，表面修飾的方法減小毛細(xì)管作用力，采取分級(jí)干燥的方式。氣凝膠導(dǎo)熱系數(shù)極低，可用于制備隔熱涂層織物，阻隔太陽(yáng)輻射，從而降低織物覆蓋物內(nèi)部的溫度，起到節(jié)能和隔熱作用，具有較好的應(yīng)用前景。本文的研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)為前驅(qū)體，以甲醇為溶劑，以乙二酸和氨水為催化劑，通過(guò)溶膠凝膠法常壓干燥制備SiO2氣凝膠。MTMS作為前驅(qū)體可制備彈性SiO2氣凝膠，流

3、程較為簡(jiǎn)單，可以避免溶劑替換，表面修飾等步驟，節(jié)約時(shí)間降低成本。綜合研究反應(yīng)條件（甲醇/MTMS摩爾比，凝膠化溫度，氨水濃度）對(duì)氣凝膠導(dǎo)熱系數(shù)，密度、比表面積和孔徑的影響。本文制備了導(dǎo)熱系數(shù)在0.03～0.04W/(m·K)之間，比表面積在450～650m2/g之間的SiO2氣凝膠。以FT-IR分析了SiO2氣凝膠的化學(xué)結(jié)構(gòu);利用掃描電鏡觀察氣凝膠的表觀形貌，可看到三維網(wǎng)絡(luò)孔洞結(jié)構(gòu);熱重分析表明氣凝膠200℃以下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，200～800

4、℃出現(xiàn)20％的失重。
　　(2)研究SiO2氣凝膠隔熱涂層織物的制備及SiO2氣凝膠-TiO2復(fù)合隔熱涂層的性能。以SiO2氣凝膠和TiO2為功能粒子，以聚丙烯酸酯、聚氨酯類粘合劑，在棉織物上涂層。研究功能粒子用量和粘合劑用量對(duì)涂層織物隔熱效果的影響。當(dāng)涂層劑中粘合劑和去離子水質(zhì)量比2∶8，氣凝膠占涂層劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％時(shí)，織物隔熱性能最好，較原織物隔熱性能顯著提高。SiO2氣凝膠-TiO2復(fù)合涂層隔熱性能優(yōu)異。涂層織物較原織物斷裂