一种以水玻璃为原料单次溶剂交换快速制备二氧化硅气凝胶复合材料的方法技术

本发明专利技术提供了一种以水玻璃为原料单次溶剂交换快速制备二氧化硅气凝胶复合材料的方法，包括步骤：向水玻璃溶液中加入去离子水搅拌均匀，得到前驱体溶液，之后加入红外遮光剂，超声分散均匀，再加入酸性溶液调节体系的pH，得到混合溶液；将混合溶液加入盛有纤维毡的容器中，静置待其形成凝胶，得到凝胶复合材料；将凝胶复合材料加入醇类溶剂/非极性溶剂/甲硅烷基化改性剂的混合液中进行表面改性处理，之后经常压干燥，即得。本发明专利技术是以廉价水玻璃为硅源，通过一步酸催化，经一次溶剂交换完成非极性溶剂与孔隙中水的交换与甲硅烷基化改性，经常压干燥得到气凝胶复合材料。所得气凝胶材料具有低密度，高孔隙率，高比表面积，低导热系数的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种以水玻璃为原料单次溶剂交换快速制备二氧化硅气凝胶复合材料的方法
本专利技术涉及一种以水玻璃为原料单次溶剂交换快速制备二氧化硅气凝胶复合材料的方法，属于无机材料合成

技术介绍
二氧化硅气凝胶是一种独特的连续多孔材料，是由二氧化硅纳米颗粒的三维介孔网络组成，以其出色的隔热保温性能起初应用于航空航天领域，随着其他优异性能的发现逐步在生物医药，吸附材料，高能物理等领域开始广泛的应用。但是在二氧化硅气凝胶的合成方法中，有机硅烷醇作为原料过于昂贵以及超临界干燥技术工艺流程复杂等问题，限制了其在市场上广泛应用，所以如何降低二氧化硅气凝胶的生产成本成为了急需解决的问题。目前，降低二氧化硅气凝胶的成本有三种方式：第一种是廉价硅源的使用，水玻璃作为一种简单易得的材料代替有机硅烷醇作为二氧化硅气凝胶的硅源被广泛应用；第二种是新型干燥技术的发展，常压干燥或者冷冻干燥两种可以在环境压力下干燥二氧化硅气凝胶的方式代替超临界干燥，大大降低了生产过程的工艺要求；第三种是二氧化硅气凝胶改性过程的优化，使用三甲基氯硅烷(TMCS)和六甲基二硅氮烷(H本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以水玻璃为原料单次溶剂交换快速制备二氧化硅气凝胶复合材料的方法，包括步骤如下：/n(1)向水玻璃溶液中加入去离子水搅拌均匀，得到前驱体溶液，之后加入红外遮光剂，超声分散均匀，再加入酸性溶液调节体系的pH，得到混合溶液；/n(2)将步骤(1)所得混合溶液加入盛有纤维毡的容器中，静置待其形成凝胶，得到凝胶复合材料；/n(3)将步骤(2)得到的凝胶复合材料加入醇类溶剂/非极性溶剂/甲硅烷基化改性剂的混合液中进行表面改性处理；/n(4)将步骤(3)中表面改性后的凝胶复合材料进行常压干燥，得到二氧化硅气凝胶复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种以水玻璃为原料单次溶剂交换快速制备二氧化硅气凝胶复合材料的方法，包括步骤如下：
(1)向水玻璃溶液中加入去离子水搅拌均匀，得到前驱体溶液，之后加入红外遮光剂，超声分散均匀，再加入酸性溶液调节体系的pH，得到混合溶液；
(2)将步骤(1)所得混合溶液加入盛有纤维毡的容器中，静置待其形成凝胶，得到凝胶复合材料；
(3)将步骤(2)得到的凝胶复合材料加入醇类溶剂/非极性溶剂/甲硅烷基化改性剂的混合液中进行表面改性处理；
(4)将步骤(3)中表面改性后的凝胶复合材料进行常压干燥，得到二氧化硅气凝胶复合材料。


2.根据权利要求1所述的制备二氧化硅气凝胶复合材料的方法，其特征在于，步骤(1)中所述水玻璃为工业水玻璃，所述水玻璃的模数为2.5～3.5；所述前驱体溶液中SiO2的质量含量为3～8wt％。


3.根据权利要求1所述的制备二氧化硅气凝胶复合材料的方法，其特征在于，步骤(1)中所述红外遮光剂为金红石型TiO2，粒径在0.1～3μm；所述红外遮光剂的质量为前驱体溶液质量的1～6％，优选为1～4％。


4.根据权利要求1所述的制备二氧化硅气凝胶复合材料的方法，其特征在于，步骤(1)中所述酸性溶液为盐酸、硝酸、醋酸或草酸；使用酸性溶液调节体系的pH为7-8。


5.根据权利要求1所述的制备二氧化硅气凝胶复合材料的方法，其特征在于，步骤(2)所述纤维毡为聚酯纤维毡、玻...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨延钊，吴文杰，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37