The invention discloses a silica nanofiber reinforced silica aerogel material and its preparation method. The porous structure of the composite aerogel is combined with the SiO2 nanofiber, the pore volume is smaller than the pure SiO2 aerogel, the pore size is near 10~20nm, the porosity is 97%, and the blend is added to the other fibers. In the process of preparing the aerogel, the method used in situ synthesis of SiO2 nanofibers, and through the atmospheric drying process, further improved the shortcomings of the pure SiO2 aerogel, which has excellent structural properties and low thermal conductivity, and can be used as an efficient insulation material, vacuum insulation plate core material or Use of catalyst carrier and so on.
【技术实现步骤摘要】
一种二氧化硅纳米纤维增强二氧化硅气凝胶材料及其制备方法
本专利技术属于材料科学领域,具体涉及一种二氧化硅纳米纤维增强二氧化硅气凝胶材料及其制备方法。
技术介绍
气凝胶是一种具有许多优异性能的纳米多孔轻质材料。其中,SiO2气凝胶是以SiO2微粒为基本单元的多孔纳米材料,有着低导热率、低密度、高孔隙率、高比表面积、低折射率和疏水性等特性,在绝热、建筑、航空、电子、催化和生物医学等方面都有着广泛的应用。一般气凝胶的制备通常选用超临界干燥工艺,该方法能有效防止醇凝胶的收缩,但超临界干燥设备条件复杂、生产成本较高且危险性较高,所以操作简单、安全系数高的常压干燥工艺更加受到人们的关注。常压干燥时气凝胶的表面张力会引起很大的毛细管力,易导致气凝胶结构的坍塌。为避免该情况的发生可通过增强气凝胶的骨架结构、减小气液界面张力及增加疏水基团等方法改善。纯SiO2气凝胶强度低、韧性差,这极大地限制了气凝胶的实际应用,因此如何提高气凝胶的力学性能已成为近年来十分热门的课题内容。研究表明,采用纤维作为增强相,可以有效提高SiO2气凝胶的力学性能。常见的添加纤维有玻璃纤维、陶瓷纤维、莫来石纤维、芳纶纤维和碳纤维等,但这些纤维的引入往往需要改性剂来提高纤维表面和二氧化硅界面之间的相容性,而复合SiO2纤维则避免了这一问题,且不会发生其他副反应。
技术实现思路
为克服现有技术中的欠缺之处,本专利技术提供了一种工艺简单易行,孔隙率高,且具有优异结构性能和较低的导热系数的一种二氧化硅纳米纤维增强二氧化硅气凝胶材料及其制备方法。本专利技术采用以下技术方案:一种二氧化硅纳米纤维增强二氧化硅气凝胶材料 ...
【技术保护点】
一种二氧化硅纳米纤维增强二氧化硅气凝胶材料,其特征在于,以二氧化硅气凝胶为基体,二氧化硅纳米纤维为增强体,采用原位合成SiO2纳米纤维的方法形成二氧化硅纤维复合二氧化硅气凝胶。
【技术特征摘要】
1.一种二氧化硅纳米纤维增强二氧化硅气凝胶材料,其特征在于,以二氧化硅气凝胶为基体,二氧化硅纳米纤维为增强体,采用原位合成SiO2纳米纤维的方法形成二氧化硅纤维复合二氧化硅气凝胶。2.根据权利要求1所述的一种二氧化硅纳米纤维增强二氧化硅气凝胶材料的制备方法,其特征在于,包括以下具体步骤:(1)将含硅原料、有机溶剂与去离子水按照1:5-50:1-20的摩尔比加入容器中混合均匀,用酸调节混合溶液的pH为1-5后,于20-50℃下搅拌水解,得到混合液1;(2)将适量分散剂、有机溶剂和有机盐溶液按照质量比1:5.5-40:0.5-10加入容器中超声分散,然后加入碱溶液与含硅原料,加热到50-95℃维持0.1-2小时,得到SiO2纳米纤维,洗涤过滤后分散于有机溶剂中得到混合液2;所述碱溶液、含硅原料与分散剂的质量比为1:0.01-0.2:0.05-1;(3)将混合液2倒入混合液1中,充分搅拌后得到混合溶液3,加入混合溶液0.1-20%的碱溶液静置使其溶胶-凝胶化形成凝胶,将得到的凝胶浸入40-95℃的混合有机溶剂中老化0.5-48小时,老化过程中使用有机溶剂置换两次,然后加入改性剂与有机溶剂混合溶液改性,将改性完成后的凝胶放入有机溶剂中浸泡、冲洗,最后在60-150℃下干燥得到二氧化硅纳米纤维增强二氧化硅气凝胶材料。3.根据权利要求2所述的一种二氧化硅纳米纤维增强二氧化硅气凝胶材料的制备方法,其特征在于,所述含硅原料指的是:硅酸钠、硅酸钾、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯或正硅酸丁酯中的...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈林,李可,孙俊,葛道文,丁建军,李潇潇,郑康,王化,张献,田兴友,
申请(专利权)人:中国科学院合肥物质科学研究院,
类型:发明
国别省市:安徽,34
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