【技术实现步骤摘要】
一种二氧化硅气凝胶复合材料、其制备方法及应用
本专利技术属于热防护
，更具体地说，涉及一种耐600℃可重复使用且防潮的二氧化硅气凝胶复合材料、其制备方法及应用。
技术介绍
气凝胶是一种具有独特的纳米三维多孔网络结构的轻质材料，是目前已知热导率最低的固体物质，被称为超级绝热材料。随着航天航空技术发展，飞行器飞行速度的逐步提高，对热防护系统在隔热性能、空间厚度、总体质量等方面都提出了更为苛刻的要求，从而使得二氧化硅气凝胶材料在轻质耐高温隔热材料领域显现出了巨大的优势及需求。然而，由于二氧化硅气凝胶本身具有孔隙率高、比表面巨大以及表面亲水基团含量丰富等特点，会严重吸附空气中的水分而影响材料隔热性能，限制了其应用场合。因此，在二氧化硅气凝胶材料生产的过程中必须对材料进行疏水化处理，以增加其在空气中的稳定性和使用寿命。但目前的疏水化处理方式并不利于其作为性能稳定的可重复隔热材料来使用。在已知的报道中，主要通过以下几种方式来实现疏水化改性：(1)通过采用三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷或六甲基二硅氧烷等作为改性剂，将制得的凝胶在惰性溶剂中进行溶剂置换后加入改性剂进行改性(参...
【技术保护点】
1.一种二氧化硅气凝胶复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)耐温疏水层构建：采用包含含氟硅烷偶联剂的含硅偶联试剂在催化量的酸性催化剂存在的情况下进行水解‑缩聚反应，得到在溶胶颗粒表面构建有耐温疏水层结构的二氧化硅溶胶；(2)气凝胶复合：使用所述二氧化硅溶胶在催化量的催化剂存在的条件下浸渍纤维增强体，经溶胶‑凝胶、老化、溶剂置换、干燥，得到疏水型纤维增强的气凝胶复合材料；(3)表面活化：将所述疏水型纤维增强的气凝胶复合材料在高温下清除表面不稳定残余活性基团和水分以实现表面活化，得到表面局部活化的疏水型纤维增强的气凝胶复合材料；(4)表面修饰：采用含氟硅烷疏水化试剂对...
【技术特征摘要】
1.一种二氧化硅气凝胶复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)耐温疏水层构建：采用包含含氟硅烷偶联剂的含硅偶联试剂在催化量的酸性催化剂存在的情况下进行水解-缩聚反应，得到在溶胶颗粒表面构建有耐温疏水层结构的二氧化硅溶胶；(2)气凝胶复合：使用所述二氧化硅溶胶在催化量的催化剂存在的条件下浸渍纤维增强体，经溶胶-凝胶、老化、溶剂置换、干燥，得到疏水型纤维增强的气凝胶复合材料；(3)表面活化：将所述疏水型纤维增强的气凝胶复合材料在高温下清除表面不稳定残余活性基团和水分以实现表面活化，得到表面局部活化的疏水型纤维增强的气凝胶复合材料；(4)表面修饰：采用含氟硅烷疏水化试剂对表面局部活化的纤维增强的气凝胶复合材料进行疏水化处理，得到疏水化气凝胶复合材料；(5)干燥：对疏水化气凝胶复合材料进行干燥，得到二氧化硅气凝胶复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述含氟硅烷偶联剂和/或含氟硅烷疏水化试剂选自分子式R4-n-(Si)-(O-R’)n中所包含试剂组成的组，其中n＝1-3，R选自由1-10个碳的含氟烷基、6-12个碳的含氟芳基或单个氟原子组成的组，其中含氟烷基含氟原子数为1-19个，含氟芳基含氟原子数为1-10个；O-R’选自由碳原子数为1-5个碳的烷氧基组成的组；优选的是，所述含氟硅烷偶联剂和/或含氟硅烷疏水化试剂选自十三氟辛基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷或五氟苯基三甲氧基硅烷组成的组。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述含硅偶联试剂还包含正硅酸酯；优选的是，正硅酸酯与含氟硅烷偶联剂的摩尔比为0～100:1；更优选的是，正硅酸酯与含氟硅烷偶联剂在使用时先将两者在室温条件下搅拌6h-24h。4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中：所选用的酸性催化剂选自由草酸、乙酸、甲酸和盐酸溶液组成的组中的一种或多种；优选的是，所述酸性催化剂的浓度为0.01～0.1M；更优选的是，酸性催化剂与含硅偶联试剂的摩尔比为1：20～10000；和/或所述水解-缩聚反应在醇溶剂中进行。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤(2)中：所述催化剂为酸性催化剂，优选的是，所述酸性催化剂选自由草酸、乙酸、甲酸和盐酸溶液组成的组中...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄红岩，孔德隆，刘圆圆，高翠雪，郭慧，赵英民，李文静，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11
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