一种低成本快速制备疏水二氧化硅气凝胶的方法技术
Low cost rapid preparation method of hydrophobic silica aerogel
The invention discloses a low cost method for rapid preparation of hydrophobic silica aerogels, which comprises the following steps: S1, a silicon source, water and surfactant mixing to obtain precursor solution; drive forward adding acid catalyst solution, adjusted pH = 3 4, and then hydrolyzed sol, S2; to get the S1 sol adding alkali catalyst, the process of dropping stirring, regulating pH = 6 7, static gel aging, atmospheric drying to obtain hydrophobic silica aerogel. The invention has the advantages of low cost, no solvent exchange, short production cycle, no environmental pollution, and hydrophobic silica aerogel prepared by the invention has good heat insulation, hydrophobic property and flexibility.
【技术实现步骤摘要】
一种低成本快速制备疏水二氧化硅气凝胶的方法
本专利技术涉及二氧化硅气凝胶
，尤其涉及一种低成本快速制备疏水二氧化硅气凝胶的方法。
技术介绍
二氧化硅气凝胶是一种轻质纳米多孔材料，具有高孔隙率，大比表面积，低密度和低导热系数，这些特点使二氧化硅气凝胶材料在热学、声学、光学、微电子、粒子探测方面都有很广阔的应用潜力。目前二氧化硅气凝胶存在的主要问题是制备成本太高，传统上制备二氧化硅气凝胶需采用超临界干燥工艺，然而超临界干燥需要用到高压釜，工艺复杂，成本、能耗高，而且有一定的危险性，因此常压干燥工艺逐渐成为大家的关注热点。早在上个世纪90年代，美国新墨西哥大学的Deshpande、Douglas等人首次以有机硅源为前驱体，经过溶凝胶胶，采用溶剂交换、表面改性的方法在常压条件了成功制备了二氧化硅气凝胶，随后国内外学者纷纷以此为基础，对常压制备二氧化硅气凝胶进行了大量的研究，并发表了大量的文章和专利。但是传统的常压干燥工艺只能获得气凝胶粉体并不能直接应用，而且工艺中存在的制备周期长(老化、溶剂交换、表面改性等步骤需要数天)和有机溶剂消耗大(多次溶剂交换)等缺点。为了解决这些难题，一些研究者尝试在溶胶制备过程中引入含有疏水基团的硅氧烷，从而省去表面改性步骤节约了制备时间。如专利CN103833041A公开了一种常压干燥制备柔韧性二氧化硅气凝胶块体的方法，该方法以含有机基团的硅源为前驱体，利用酸碱两步催化溶胶-凝胶法和常压分级干燥技术制备柔韧性气凝胶。专利CN102765725A也公开了一种低成本制备疏水性二氧化硅气凝胶的方法，该方法以带烃基的硅氧烷为原料，采用溶...
【技术保护点】
一种低成本快速制备疏水二氧化硅气凝胶的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将硅源、水和表面活性剂混匀得到前驱体溶液；向前驱体溶液中加入酸催化剂，调节pH＝3‑4，然后水解得到溶胶；S2、向S1得到的溶胶中滴加碱催化剂，滴加过程中不断搅拌，调节pH＝6‑7，静置凝胶，老化，常压干燥得到疏水二氧化硅气凝胶。
【技术特征摘要】
1.一种低成本快速制备疏水二氧化硅气凝胶的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将硅源、水和表面活性剂混匀得到前驱体溶液；向前驱体溶液中加入酸催化剂，调节pH＝3-4，然后水解得到溶胶；S2、向S1得到的溶胶中滴加碱催化剂，滴加过程中不断搅拌，调节pH＝6-7，静置凝胶，老化，常压干燥得到疏水二氧化硅气凝胶。2.根据权利要求1所述低成本快速制备疏水二氧化硅气凝胶的方法，其特征在于，在S1中，将硅源、水和表面活性剂混匀得到前驱体溶液；向前驱体溶液中加入酸催化剂，调节pH＝3-4，然后调节温度为35-55℃，水解0.5-1h得到溶胶。3.根据权利要求1或2所述低成本快速制备疏水二氧化硅气凝胶的方法，其特征在于，在S1中，硅源为含疏水基团硅源与亲水硅源的混合物、含疏水基团硅源中的一种；优选地，含疏水基团硅源为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷或乙基三甲氧基硅烷；优选地，亲水硅源为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、硅溶胶或无机硅源；优选地，无机硅源为水玻璃或硅酸钠；优选地，含疏水基团硅源与亲水硅源的混合物中，含疏水基团硅源的摩尔含量大于50％。4.根据权利要求1-3任一项所述低成本快速制备疏水二氧化硅气凝胶的方法，其特征在于，在S1中，表面活性剂为氟碳表面活性剂与碳氢表面活性剂的混合物、氟碳表面活性剂中的一种；优先地，氟碳表面活性剂为阴离子氟碳表面活性剂、阳离子氟碳表面活性剂、两性离子氟碳表面活性剂或非离子氟碳表面活性剂；优选地，氟碳表面活性剂为杜邦杜邦杜邦...
【专利技术属性】
技术研发人员：龚伦伦，刘忠，
申请(专利权)人：伊科纳诺北京科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11
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