用于热防护硅酸水凝胶的制备方法技术

用于热防护硅酸水凝胶的制备方法，它涉及一种水凝胶的制备方法。本发明专利技术解决了现有的水凝胶制备方法缓慢，凝胶时间长的问题。本方法如下：配制硅酸钠水溶液；二、配制硼酸水溶液或柠檬酸水溶液；三、将硼酸水溶液或柠檬酸水溶液加入到硅酸钠水溶液中再处理３ｓ～３０ｓ，即得用于热防护的硅酸水凝胶。本发明专利技术制备硅酸水凝胶的方法形成凝胶速度快，制作工艺简单，含水率高，导热系数低，具有一定的强度，结构稳定，且不会产生污染环境的物质，是一种环保材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水凝胶的制备方法。
技术介绍
水凝胶是介于固体和液体之间的三维网络或互穿网络，是一种能显著溶胀于水， 但在水中又不能溶解的亲水聚合物凝胶。水凝胶应用领域十分广泛，如干旱地区的抗旱， 农用薄膜、建筑中的结露防止剂、调湿剂、石油化工中的堵水调剂，原油或成品油的脱水，在 矿业中的抑尘剂，食品中的保鲜剂、增稠剂，医疗中的药物载体等等。水凝胶还是一种新型 功能高分子材料，由于它具有高吸水能力和对外界刺激产生敏感响应的性能，因此在记忆 元件开关、人造肌肉、药物控释体系、化学存储器、分离膜、生物传感器、活性酶包埋等方面 都有广泛的应用前景，因而吸引了许多研究者的关注。水凝胶是以水为分散介质的凝胶。水作为相变潜热最大的物质，是其它任何材料 都无可比拟的。所以，以其作为吸热剂是很好的选择，但由于水在吸热后会温度升高，达到 沸点后持续沸腾，而体积不断减小，液面下降，使被保护体的被保护部分逐渐减少，或在使 用中易流淌、泄露、溅射，而失去对被保护体的保护作用。冰虽然是固体，但由于其导热系数 较高，导致其受热时先全部融化成水，而后和水一样失去了对被保护体的保护作用。水凝胶虽然内部包覆大量的水，但却与水和冰有着截然不同的性质。水凝胶内部 的水分布在蜂窝状结构中，凝胶体具有一定的强度，可以在一定的外力作用下保持其结构 的完整性，这也大大降低了其导热系数。水凝胶在受热时，由于表面温度不能及时向内传 递，表面温度升高迫使表面水分蒸发来带走热量，使保护层内部温度不致升高过多，从而能 有效保护被保护的物体。所以，可以作为重要仪器、设备等的热防护层、灭火剂等。但现有 的水凝胶制备方法缓慢，凝胶时间长，若加快凝胶速度，极易导致沉淀现象发生。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的水凝胶制备方法缓慢，凝胶时间长的问题，提供 了一种。本专利技术如下一、配制硅酸钠水溶液配制浓 度为0. 048 0. 073g/ml的硅酸钠水溶液；二、配制硼酸水溶液配制浓度为0. 064 0. 095g/ml的硼酸水溶液；三、将硼酸水溶液加入到硅酸钠水溶液中至pH值为6 8，得到 混合液，然后将混合液在20°C 60°C的条件下处理3s 30s，即得用于热防护的硅酸水凝胶。本专利技术如下一、配制硅酸钠水溶液配制浓 度为0. 045 0. 083g/ml的硅酸钠水溶液；二、配制柠檬酸水溶液配制浓度为0. 075 0. 120g/ml柠檬酸水溶液；三、将柠檬酸水溶液加入到硅酸钠水溶液中至pH值为6 8，得 到混合液，然后将混合液在20°C 60°C的条件下处理3s 30s，即得用于热防护的硅酸水凝胶。本专利技术是使硅酸钠水溶液在硼酸水溶液或柠檬酸水溶液作为活化剂的作用下形 成含水量(体积)为90 96%的硅酸水凝胶。当硅酸水凝胶表面受热时，水凝胶通过表面 水分的蒸发带走热量，内部温度比表面温度低的多，限制了内部的温度升高速度；同时，由 于硅酸聚合形成空间网状的凝胶体后，凝胶体本身具有较低的导热系数，从而起到良好的 热防护作用。本专利技术制备硅酸水凝胶的方法形成凝胶速度快，制作工艺简单，含水率高，导 热系数低，具有一定的强度，结构稳定，且不会产生污染环境的物质，是一种环保材料。附图说明图1是具体实施方式二十七和具体实施方式二十八中应用本专利技术制备的硅酸水 凝胶用于仪器热防护的结构原理示意图，图中1表示受保护仪器，2表示热防护容器内壁，3 表示热防护容器外壁，4表示热防护腔。具体实施例方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的 任意组合。具体实施方式一本实施方式中如下一、配 制硅酸钠水溶液配制浓度为0. 048 0. 073g/ml的硅酸钠水溶液；二、配制硼酸水溶液 配制浓度为0. 064 0. 095g/ml的硼酸水溶液；三、将硼酸水溶液加入到硅酸钠水溶液中至 PH值为6 8，得到混合液，然后将混合液在20°C 60°C的条件下处理3s 30s，即得用于 热防护的硅酸水凝胶。本实施方式使硅酸钠水溶液在硼酸水溶液作为活化剂的作用下形成含水量(体 积)为90 96%的硅酸水凝胶。当硅酸水凝胶表面受热时，水凝胶通过表面水分的蒸发带 走热量，内部温度比表面温度低的多，限制了内部的温度升高速度；同时，由于硅酸聚合形 成空间网状的凝胶体后，凝胶体本身具有较低的导热系数，从而起到良好的热防护作用。本 专利技术制备硅酸水凝胶的方法形成凝胶速度快，制作工艺简单，含水率高，导热系数低，具有 一定的强度，结构稳定，且不会产生污染环境的物质，是一种环保材料。具体实施方式二 本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一所述硅酸钠水溶 液的浓度为0.048g/ml。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一所述硅酸钠水溶 液的浓度为0.073g/ml。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一所述硅酸钠水溶 液的浓度为0.053g/ml。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式五本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二所述硼酸水溶液 的浓度为0.064g/ml。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式六本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二所述硼酸水溶液 的浓度为0.095g/ml。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式七本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二所述硼酸水溶液 的浓度为0.075g/ml。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式八本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中将硼酸水溶液加入到硅酸钠水溶液中至PH值为7。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式九本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中将混合液在 40°C的条件下处理。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式十本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中将混合液在 50°C的条件下处理。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式十一本实施方式中如下一、 配制硅酸钠水溶液配制浓度为0. 045 0. 083g/ml的硅酸钠水溶液；二、配制柠檬酸水溶 液配制浓度为0. 075 0. 120g/ml柠檬酸水溶液；三、将柠檬酸水溶液加入到硅酸钠水溶 液中至PH值为6 8，得到混合液，然后将混合液在20°C 60°C的条件下处理3s 30s， 即得用于热防护的硅酸水凝胶。本实施方式使硅酸钠水溶液在柠檬酸水溶液作为活化剂的作用下形成含水量 (体积)为90 96%的硅酸水凝胶。当硅酸水凝胶表面受热时，水凝胶通过表面水分的蒸 发带走热量，内部温度比表面温度低的多，限制了内部的温度升高速度；同时，由于硅酸聚 合形成空间网状的凝胶体后，凝胶体本身具有较低的导热系数，从而起到良好的热防护作 用。本专利技术制备硅酸水凝胶的方法形成凝胶速度快，制作工艺简单，含水率高，导热系数低， 具有一定的强度，结构稳定，且不会产生污染环境的物质，是一种环保材料。具体实施方式十二 本实施方式与具体实施方式十一不同的是步骤一所述硅酸钠 水溶液的浓度为0. 045g/ml。其它与具体实施方式十一相同。具体实施方式十三本实施方式与具体实施方式十一不同的是步骤一所述硅酸钠 水溶液的浓度为0. 083g/ml。其它与具体实施方式十一相同。具体实施方式十四本实施方式与具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于热防护硅酸水凝胶的制备方法，其特征在于用于热防护硅酸水凝胶的制备方法如下：一、配制硅酸钠水溶液：配制浓度为０．０４８～０．０７３ｇ／ｍｌ的硅酸钠水溶液；二、配制硼酸水溶液：配制浓度为０．０６４～０．０９５ｇ／ｍｌ的硼酸水溶液；三、将硼酸水溶液加入到硅酸钠水溶液中至ｐＨ值为６～８，得到混合液，然后将混合液在２０℃～６０℃的条件下处理３ｓ～３０ｓ，即得用于热防护的硅酸水凝胶。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩兆祥，肖海英，解洋，芦晓辉，贾娜姿，丁锐，陈静怡，张宝为，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93