The invention relates to a preparation method of silica aerogel functional material, belonging to the aerogel technology field. The silica aerogel functional material is prepared by carbonization, which not only can maintain the original nano porous network structure, but also has many excellent characteristics, such as high specific surface area, low mass density, nano continuous pore and good mechanical properties; montmorillonite is a two-dimensional molecular sieve porous material, because of its large specific surface area and large adsorption capacity. Quantity and other properties make it widely used in adsorption, hydrogen storage, catalysis, biological separation, electronic devices and chromatographic carriers. Through carbonization treatment, some inorganic cations are inserted into the layers of montmorillonite by using the expansibility of layered structure and the exchangeability of cations. The layers and layers of montmorillonite are braced to form two-dimensional channels with openings. The adsorption and mechanical properties of silica aerogel functional materials were improved.
【技术实现步骤摘要】
一种二氧化硅气凝胶功能材料的制备方法
本专利技术涉及一种二氧化硅气凝胶功能材料的制备方法,属于气凝胶
技术介绍
气凝胶是一种由纳米颗粒或者高聚物分子堆积成的三维纳米网状结构固体材料。其纳米孔隙中充满了气体分散介质。由于其具有孔隙率高、比表面积大、热导率低、密度低、折射率低、透过率高,介电常数低等优异特性,可应用在建筑材料、传感器、催化剂载体、光学材料等领域。溶胶-凝胶技术是用金属醇盐或类金属醇盐作前驱物,在比较温和的一定的反应条件下,通过水解缩聚反应,使得溶胶颗粒或单体连接形成三维网络结结构,形成凝胶。利用溶胶-凝胶技术制备SiO2气凝胶工艺主要分为两步:(1)溶胶-凝胶制备SiO2湿凝胶;(2)对湿凝胶进行干燥形成气凝胶。当凝胶网络孔隙中的液体是水或醇时,相应的湿凝胶分别是水凝胶或醇凝胶;用传统干燥方法得到的材料称之为干凝胶。只有当凝胶网络中的液体被空气替代,网络结构或凝胶体积保持不变时,称之为气凝胶。气凝胶具有非常小的热导率,是一般固体热导率的1~10%,此外,它包含非常小的颗粒交联形成的三围网络结构,且具有很多闭口端,其内部固体的热传导需要通过非常曲折的路径,因此被有效削弱。SiO2气凝胶可以利用成本较低的前驱体在常压制备,因此具有很高的商用潜力。在民用领域,气凝胶可应用于建筑的保温隔热、太阳能收集器涂层、管道等的保温体系中。如气凝胶玻璃可以替代一般的幕墙玻璃,不仅提高玻璃墙体的保温性能还起到防火作用。作为一种密度很低的隔热材料,气凝胶可以用于替代冰箱冷藏隔热材料——聚氨酯泡沫塑料。目前这种聚氨酯泡沫是通过氟氯烃类推进剂推进到冰箱外壁中,会 ...
【技术保护点】
1.一种二氧化硅气凝胶功能材料的制备方法,其特征在于具体制备步骤为:(1)取蒙脱土、碳纤维、低聚半乳糖、去离子水,将蒙脱土和去离子水混合,进行超声分散处理,即得分散液,在分散液中加入碳纤维,超声分散并磁力搅拌处理,即得混合液,在混合液中加入低聚半乳糖,继续搅拌1~2h,即得基体液,抽滤得滤渣,将滤渣置于温度为60~80℃的烘箱中干燥至恒重,冷却至室温,即得填料;(2)取正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水、填料、N,N‑二甲基甲酰胺、质量分数为1%盐酸、质量分数为1%氨水,将正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水和填料混合,室温下磁力搅拌10~15min,即得混合物A,在混合物A中加入质量分数为1%盐酸,继续搅拌30~40min,即得混合物B,在混合物B中加入N,N‑二甲基甲酰胺和质量分数为1%氨水,搅拌均匀即得半成品;(3)将半成品进行陈化并老化处理,即得老化凝胶,将老化凝胶浸泡处理,即得浸泡后凝胶,将浸泡后凝胶干燥处理,即得干燥凝胶,将干燥凝胶置于马弗炉中煅烧处理,随炉温冷却,即得二氧化硅气凝胶功能材料。
【技术特征摘要】
1.一种二氧化硅气凝胶功能材料的制备方法,其特征在于具体制备步骤为:(1)取蒙脱土、碳纤维、低聚半乳糖、去离子水,将蒙脱土和去离子水混合,进行超声分散处理,即得分散液,在分散液中加入碳纤维,超声分散并磁力搅拌处理,即得混合液,在混合液中加入低聚半乳糖,继续搅拌1~2h,即得基体液,抽滤得滤渣,将滤渣置于温度为60~80℃的烘箱中干燥至恒重,冷却至室温,即得填料;(2)取正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水、填料、N,N-二甲基甲酰胺、质量分数为1%盐酸、质量分数为1%氨水,将正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水和填料混合,室温下磁力搅拌10~15min,即得混合物A,在混合物A中加入质量分数为1%盐酸,继续搅拌30~40min,即得混合物B,在混合物B中加入N,N-二甲基甲酰胺和质量分数为1%氨水,搅拌均匀即得半成品;(3)将半成品进行陈化并老化处理,即得老化凝胶,将老化凝胶浸泡处理,即得浸泡后凝胶,将浸泡后凝胶干燥处理,即得干燥凝胶,将干燥凝胶置于马弗炉中煅烧处理,随炉温冷却,即得二氧化硅气凝胶功能材料。2.根据权利要求1所述的一种二氧化硅气凝胶功能材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述的蒙脱土、碳纤维、低聚半乳糖、去离子水之间的比例分别为:按重量份数计,分别称取20~30份蒙脱土、1~10份碳纤维、1~5份低聚半乳糖、50~60份去离子水。3.根据权利要求1所述的一种二氧化硅气凝胶功能材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述的将蒙脱土和去离子水混合,进行超声分散处理步骤为:将蒙脱土和去离子水混合,在功率为200~300W下超声分散20~30min。4.根据权利要求1所述的一种二氧化硅气凝胶功能材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述的在分散液中加入碳纤维,超声分散并磁力搅拌处...
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