一种耐高温气凝胶块体材料及其制备方法技术

本发明专利技术公布了一种耐高温莫来石气凝胶块体材料及其制备方法，通过铝溶胶和硅溶胶，在氟化氢作用下高温高压反应制备得到莫来石纳米线架构的气凝胶块体材料。制备得到的莫来石纳米线气凝胶块体材料耐火度达到1600℃以上，远远高于现有技术气凝胶600℃的使用上限。另外由于一维纳米线架构的孔隙结构，该气凝胶还有很好地整体力学性能。有很好地整体力学性能。有很好地整体力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温气凝胶块体材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于新材料
，具体涉及一种气凝胶材料及其制备方法

技术介绍

[0002]气凝胶材料一般是指二氧化硅气凝胶材料，它是一种密度非常低的固体材料，因为外观淡蓝色透明，又被称为凝固的烟，是世界上最轻的固体材料。气凝胶材料具有极低的热导率，是隔热性能最好的材料。气凝胶材料也是富含孔隙的材料，含有大量的纳米级孔隙，根据传热学的规律，空气的平均自由程为70nm，当孔隙的孔径小于70nm时，空气不能通过孔隙传热，即热对流无法进行。这也是很多超绝热材料往往是纳米级孔隙的原因。
[0003]另外为了减少热传导，往往要求密度要尽量小。这就要求材料要富含大量孔隙，即孔隙率要高，气凝胶材料的孔隙率往往达到90％以上，甚至达到99％以上。
[0004]但是多孔材料的强度和孔隙率是一对矛盾，孔隙率高，强度就低，所以气凝胶块体材料的强度很低，在现代物流中，即使是精心包装的气凝胶块体材料，要想在运输过程中，保持完整而不碎裂，几乎不可能。极低强度严重制约了气凝胶材料的应用领域。
[0005]现有技术气凝胶的使用温度为600℃以内，更高的温度，气凝胶的纳米粒子容易烧结致密化，使得材料失效。
[0006]另外制备气凝胶的工艺复杂，造成气凝胶成本高昂，这是气凝胶难以大规模应用的另一重要原因。现有技术制备气凝胶的工艺要经过老化、溶剂置换、疏水改性、超临界干燥等冗长复杂的工艺，又些工艺需要反复进行，如溶剂置换。

技术实现思路

[0007]针对上述背景技术中的问题，本专利技术要解决的技术问题是提供一种耐高温气凝胶块体材料及制备方法，以解决现有技术气凝胶力学性能差、耐火度低、成本高昂的问题。为实现上述目的，本专利技术的技术方案：一种莫来石气凝胶块体材料，成分为莫来石(3Al2O3﹒2SiO2),孔隙结构为莫来石纳米线架构的空间网络结构，孔隙率为90～99％，孔径大小为10～50nm,密度为0.03g/cm3～0.1g/cm3,热导率为0.012W/(m
·
K)～0.037W/(m
·
K)，耐火度1600℃以上。
[0008]本专利技术还提供一种上述莫来石气凝胶块体材料的制备方法，包括下述步骤：将18g，40wt％的氧化铝溶胶与14g，20wt％的硅溶胶混匀，加入30g～120g的0.1wt％的氢氟酸水溶液至不同浓度，将上述样品搅拌均匀后移至高温高压反应釜密封中40℃保温48h后升温至180℃保温4d,移至超高温高压反应釜继续升温至700℃保温24h，缓慢冷却至室温，取出样品，经过常压干燥得到上述莫来石气凝胶块体材料，其中显微结构为莫来石纳米线架构，有很好地力学完整性。
[0009]本专利技术的有益效果：因为是莫来石材质，将现有技术气凝胶的耐火温度从600℃提高到1600℃，大大开拓了气凝胶在高温领域的应用，另外纳米线架构的气凝胶网络结构大大提高了气凝胶的力学性能，具有很好的力学完整性，不易碎。
附图说明
[0010]图1为本专利技术实施例1，40℃湿凝胶块体材料的实物图
[0011]图2为本专利技术实施例1，莫来石气凝胶块体材料的实物图
[0012]图3为本专利技术实施例1，扫描电镜图
[0013]图4为本专利技术实施例1.XRD图
具体实施方式
[0014]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，显而易见仍然属于本专利技术保护的范围。
[0015]实施例1：
[0016]将18g，40wt％的氧化铝溶胶与14g，20wt％的硅溶胶混匀，加入30g的0.1wt％的氢氟酸水溶液至不同浓度，将上述样品搅拌均匀后移至高温高压反应釜密封中40℃保温48h后升温至180℃保温4d,移至超高温高压反应釜继续升温至700℃保温24h，缓慢冷却至室温，取出样品，经过常压干燥得到上述莫来石气凝胶块体材料，其中显微结构为莫来石纳米线架构，有很好地力学完整性。上述方法制备得到的莫来石气凝胶块体材料，孔隙率为90％，孔径大小为10nm,密度为0.1g/cm3,热导率为0.037W/(m
·
K)，耐火度1600℃以上。
[0017]实施例2：
[0018]将18g，40wt％的氧化铝溶胶与14g，20wt％的硅溶胶混匀，加入60g的0.1wt％的氢氟酸水溶液至不同浓度，将上述样品搅拌均匀后移至高温高压反应釜密封中40℃保温48h后升温至180℃保温4d,移至超高温高压反应釜继续升温至700℃保温24h，缓慢冷却至室温，取出样品，经过常压干燥得到上述莫来石气凝胶块体材料，其中显微结构为莫来石纳米线架构，有很好地力学完整性。上述方法制备得到的莫来石气凝胶块体材料，孔隙率为92％，孔径大小为30nm,密度为0.08g/cm3,热导率为0.031W/(m
·
K)，耐火度1600℃以上。
[0019]实施例3：
[0020]将18g，40wt％的氧化铝溶胶与14g，20wt％的硅溶胶混匀，加入80g的0.1wt％的氢氟酸水溶液至不同浓度，将上述样品搅拌均匀后移至高温高压反应釜密封中40℃保温48h后升温至180℃保温4d,移至超高温高压反应釜继续升温至700℃保温24h，缓慢冷却至室温，取出样品，经过常压干燥得到上述莫来石气凝胶块体材料，其中显微结构为莫来石纳米线架构，有很好地力学完整性。上述方法制备得到的莫来石气凝胶块体材料，孔隙率为94％，孔径大小为38nm,密度为0.06/cm3,热导率为0.019W/(m
·
K)，耐火度1600℃以上。
[0021]实施例4：
[0022]将18g，40wt％的氧化铝溶胶与14g，20wt％的硅溶胶混匀，加入30g～120g的0.1wt％的氢氟酸水溶液至不同浓度，将上述样品搅拌均匀后移至高温高压反应釜密封中40℃保温48h后升温至180℃保温4d,移至超高温高压反应釜继续升温至700℃保温24h，缓慢冷却至室温，取出样品，经过常压干燥得到上述莫来石气凝胶块体材料，其中显微结构为莫来石纳米线架构，有很好地力学完整性。上述方法制备得到的莫来石气凝胶块体材料，孔隙率为96％，孔径大小为40nm,密度为0.05g/cm3,热导率为0.017W/(m
·
K)，耐火度1600℃
以上。
[0023]实施例5：
[0024]将18g，40wt％的氧化铝溶胶与14g，20wt％的硅溶胶混匀，加入120g的0.1wt％的氢氟酸水溶液至不同浓度，将上述样品搅拌均匀后移至高温高压反应釜密封中40℃保温48h后升温至180℃保温4d,移至超高温高压反应釜继续升温至700℃保温24h，缓慢冷却至室温，取出样品，经过常压干燥得到上述莫来石气凝胶块体材料，其中显微结构为莫来石纳米线架构，有很好地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种莫来石气凝胶块体材料，其特征在于包括：成分为莫来石(3Al2O3﹒2SiO2),孔隙结构为莫来石纳米线架构的空间网络结构，密度为0.03g/cm3～0.1g/cm3，孔径大小为10～50nm,耐火度1600℃以上。2.根据权利要求1，一种莫来石气凝胶块体材料，所述气凝胶的孔隙率为90～99％。3.根据权利要求1，一种莫来石气凝胶块体材料，所述气凝胶的热导率为0.012W/(m
·
K)～0.037W/(m...

【专利技术属性】
技术研发人员：董雷，徐帆，
申请(专利权)人：苏州北美国际高级中学，
类型：发明
国别省市：