高强度大尺寸块状炭气凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高强度大尺寸块状炭气凝胶及其制备方法和应用，属于炭气凝胶制备技术领域。以间苯二酚和甲醛为原料，无水碳酸钠为催化剂，去离子水为溶剂，经溶胶‑凝胶反应后，再经溶剂置换(或无溶剂置换)、常压干燥和高温炭化制备获得所述高强度大尺寸块状炭气凝胶。所得块状炭气凝胶的尺寸≥100mm×100mm×30mm，随着炭气凝胶密度的变化，其炭颗粒尺寸在30‑800nm间可调，炭颗粒之间相互连接形成三维网络骨架结构。本发明专利技术制备的炭气凝胶密度0.3‑0.6g/cm

【技术实现步骤摘要】
高强度大尺寸块状炭气凝胶及其制备方法和应用
本专利技术涉及炭气凝胶制备
，具体涉及一种高强度大尺寸块状炭气凝胶及其制备方法和应用。
技术介绍
气凝胶是由独特的纳米颗粒网络多孔结构组成，作为“超级隔热材料”一直受到广泛关注，常见的有SiO2、Al2O3、ZrO2、炭气凝胶等。尽管气凝胶材料的热导率很低，但其固相骨架颗粒在高温下容易烧结，使其耐高温性能受到限制。SiO2气凝胶的最高使用温度一般不超过800℃，Al2O3气凝胶的最高使用温度一般不超过1100℃，而ZrO2气凝胶的最高使用温度仅为～600℃。炭气凝胶具有很高的热稳定性，在2800℃的惰性气氛下仍能保持介孔结构，作为隔热材料使用温度可达到2200℃以上，是目前真空或惰性气氛下耐温能力最好的超级隔热材料。然而，炭气凝胶的力学性能差、块体成型困难等问题仍然制约着其应用。炭气凝胶的制备方法主要有：超临界干燥法和常压干燥法。超临界干燥法具有凝胶收缩率小、比表面积大、成型性好、强度较高等特点。然而该法设备复杂，制作成本昂贵，有安全隐患，从而限制了其应用。常压干燥法对设备要求低、制作成本低、尺寸调整灵活、安全性好，其缺点在于有机气凝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度大尺寸块状炭气凝胶的制备方法，其特征在于：该方法是以间苯二酚和甲醛为原料，无水碳酸钠为催化剂，去离子水为溶剂，经溶胶‑凝胶反应后，再经常压干燥和高温炭化处理获得所述高强度大尺寸块状炭气凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种高强度大尺寸块状炭气凝胶的制备方法，其特征在于：该方法是以间苯二酚和甲醛为原料，无水碳酸钠为催化剂，去离子水为溶剂，经溶胶-凝胶反应后，再经常压干燥和高温炭化处理获得所述高强度大尺寸块状炭气凝胶。2.根据权利要求1所述的高强度大尺寸块状炭气凝胶的制备方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：(1)溶液配制：将间苯二酚、甲醛水溶液、去离子水和无水碳酸钠混合均匀，获得混合液；(2)溶胶-凝胶反应：将步骤(1)所得混合液置于15-95℃水浴中，保温1～20天后得到有机湿凝胶；(3)常压干燥：将步骤(2)所得凝胶先进行溶剂置换再进行常压干燥后获得干凝胶，或者将步骤(2)所得凝胶直接进行常压干燥后获得干凝胶；所述常压干燥过程为：将所述凝胶放入常压干燥箱中，温度设为30～60℃，干燥2～10天，获得干凝胶；(4)炭化处理：将步骤(3)所得干凝胶放入真空炭化炉中在惰性气氛条件下炭化，以2～10℃/min的升温速率升温至炭化终温900℃，并保温两小时；炭化处理后即得到所述高强度大尺寸块状炭气凝胶。3.根据权利要求2所述的高强度大尺寸块状炭气凝胶的制备方法，其特征在于：该方法中，所得凝胶先进行溶剂置换再进行常压干燥时，步骤(1)中的间苯二酚、甲醛水溶液、去离子水和无水碳酸钠按照(380～2700)：(450～3060)：(860～5800)：1的重量比例混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤素芳，杨鸷，庞生洋，胡成龙，成会明，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21