一种自燃烧法制备二氧化硅气凝胶材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种自燃烧法制备二氧化硅气凝胶的方法，其特征在于，在二氧化硅凝胶中添加老化液，使其老化，得到老化二氧化硅凝胶；将老化二氧化硅凝胶放入表面修饰液中，进行溶剂置换和表面修饰，得到改性的二氧化硅湿凝胶；在富氧条件下，将改性的二氧化硅湿凝胶放置在多孔板材上或管道里进行散热；通过外加火源引燃改性的二氧化硅湿凝胶，让其自我蔓延燃烧完全，最终得到疏水纳米多孔二氧化硅气凝胶。本发明专利技术通过自燃烧法制备疏水纳米多孔二氧化硅材料，工艺简单，生产成本低，生产周期短，有利于疏水纳米多孔二氧化硅材料的大规模生产，制备得到的疏水纳米多孔二氧化硅气凝胶具有密度低、比表面积大和导热系数低等优良的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种自燃烧法制备二氧化硅气凝胶材料的方法
本专利技术涉及一种自燃烧法制备二氧化硅气凝胶材料的方法，属于纳米多孔材料

技术介绍
纳米多孔二氧化硅气凝胶是一种由纳米量级颗粒相互聚合形成的连续三维网络结构，因其具有特殊的纳米级微孔和骨架结构而致使其热传导效率、对流传热效率和辐射传热效率都得到了有效的限制，所以气凝胶具有非常低的导热系数，其在常温常压下最低可达0.013W/(m·K)，是目前世界上导热系数最低的固体材料。此外，二氧化硅气凝胶还在声、光、电等方面展现了独特的物理性能，因此它在工业、民用、建筑、航天及军事等领域具有非常广泛的应用潜力。二氧化硅气凝胶的制备一般包括两步：溶胶凝胶法制备凝胶和凝胶干燥得到气凝胶。凝胶的干燥是制备过程中的关键步骤，主要包含超临界干燥技术、常压干燥技术、分级减压干燥技术等几类。超临界干燥技术是目前广泛采用的气凝胶产品生产技术，但该法对设备的要求高、成本高，前期投入大，而且高温高压状态还存在危险，这导致生产成本高，这限制了二氧化硅气凝胶产品的广泛应用，阻碍了气凝胶产业的发展。常压干燥法因操作简单、成本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自燃烧法制备二氧化硅气凝胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1)：在二氧化硅凝胶中添加老化液，使其在20～100℃下老化，得到老化二氧化硅凝胶；/n步骤2)：将老化二氧化硅凝胶放入表面修饰液中，于20～100℃下进行溶剂置换和表面修饰，得到改性的二氧化硅湿凝胶；/n步骤3)：在富氧条件下，将改性的二氧化硅湿凝胶放置在多孔板材上或管道里进行散热；/n步骤4)：通过外加火源引燃改性的二氧化硅湿凝胶，让其自我蔓延燃烧完全，最终得到疏水纳米多孔二氧化硅气凝胶。/n

【技术特征摘要】
1.一种自燃烧法制备二氧化硅气凝胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：在二氧化硅凝胶中添加老化液，使其在20～100℃下老化，得到老化二氧化硅凝胶；
步骤2)：将老化二氧化硅凝胶放入表面修饰液中，于20～100℃下进行溶剂置换和表面修饰，得到改性的二氧化硅湿凝胶；
步骤3)：在富氧条件下，将改性的二氧化硅湿凝胶放置在多孔板材上或管道里进行散热；
步骤4)：通过外加火源引燃改性的二氧化硅湿凝胶，让其自我蔓延燃烧完全，最终得到疏水纳米多孔二氧化硅气凝胶。


2.如权利要求1所述的自燃烧法制备二氧化硅气凝胶的方法，其特征在于，所述步骤1)中的二氧化硅凝胶由硅源通过以下方法中的任意一种制得：
方法一：将硅源、醇溶解于去离子水中，得到混合溶液；搅拌条件下将酸逐滴加入到混合溶液中，20～100℃条件下静置，得到二氧化硅凝胶；
方法二：将硅源、醇、酸溶解于去离子水中，得到混合溶液，使其充分反应即得到二氧化硅溶胶；搅拌条件下将碱性催化剂逐滴加入到二氧化硅溶胶中，调节pH值至中性，20～100℃条件下静置，得到二氧化硅凝胶；
方法三：常温下，将硅源用去离子水稀释，用酸调整pH值至4-8，得到水溶胶；将水溶胶在常温下静置，形成二氧化硅凝胶，然后用去离子水洗涤；
方法四：常温下，将硅源用水稀释，用酸或强酸型阳离子交换树脂调整pH值至1-5，使溶液中的硅酸钠充分水解成硅酸单体溶液；在硅酸单体溶液中，加入碱性催化剂调整pH值至5.5-8形成二氧化硅凝胶，然后用去离子水洗涤。


3.如权利要求2所述的自燃烧法制备二氧化硅气凝胶的方法，其特征在于，所述硅源为有机硅源或无机硅源；所述有机硅源为有机硅氧烷，包括正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、聚硅酸酯、二氯二甲基硅烷、二氯二乙基硅烷、二氯二丙基硅烷、二氯二苯基硅烷、一氯三甲基硅烷、一氯三乙基硅烷、一氯三丙基硅烷、一氯三苯基硅烷、二羟基二甲基硅烷、二羟基二乙基硅烷、二羟基二苯基硅烷、二甲基二苯基硅烷、六甲基环三硅氧烷、六甲基二硅氧烷、六甲基二硅胺烷和六甲基二硅氯烷和多聚硅烷中的任意一种或几种的混合物；所述无机硅源为水玻璃。


4.如权利要求3所述的自燃烧法制备二氧化硅气凝胶的方法，其特征在于，所述水玻璃的模数为2～4。


5.如权利要求2所述的自燃烧法制备二氧化硅气凝胶的方法，其特征在于，所述方法一中硅烷、醇、去离子水的体积比为1:(1～16):(0.01～6)；所述方法二中硅源、醇、酸性催化剂以及去离子水的体积比为1:(1～16):(0.1～4):(0.01～6)；所述方法三、方法四中硅源与去离子水的体积比为1:(4～10)。


6.如权利要求2所述的自燃烧法制备二氧化硅气凝胶的方法，其特征在于，所述方法一、方法二中的醇为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇和异丁醇中的至少一种；所述方法一、方法二、方法三、方法四中的酸为盐酸、硫酸、硝酸、醋酸、磷酸、氢氟酸和草酸中的至少一种，酸的浓度为0.1-6mol/L；所述方法二、方法四中的碱性催化剂为氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：史继超，李中皓，孙鹏，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31