【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气凝胶材料生产，特别涉及一种氧化硅凝胶的超疏水改性方法及超疏水氧化硅气凝胶粉体。
技术介绍
1、二氧化硅(sio2)气凝胶材料具有纳米多孔骨架结构，孔隙率较高，是孔隙中充满气态分散介质的固体材料。比表面积较大、导热率低及密度低赋予二氧化硅气凝胶材料多种特性，如化学惰性、隔热保温、隔音降噪、减震吸能、选择吸附等性能，其在力学、光学、声学、电工电子、热学、航天、建筑以及吸附分离等领域有很广阔的应用潜力。但由于二氧化硅材料表面含有大量的羟基基团，二氧化硅气凝胶通常表现为亲水性，在空气中暴露较长时间后，由于毛细管作用，其纳米孔洞会吸附空气中的水分，导致气凝胶骨架结构坍塌，出现大量闭孔和微孔结构，气凝胶比表面积严重下降，继而导致二氧化硅气凝胶材料的吸附、隔热、保温等性能变差甚至消失。
2、为使二氧化硅保持良好的骨架结构，通常利用一些疏水改性剂对其进行疏水改性。如美国专利申请us20180002181a1公开了一种疏水二氧化硅气凝胶的制备方法，首先制备水玻璃分散液，之后利用疏水改性剂与非极性有机溶剂的混合液对二氧化硅进行疏水改性，得到疏水的硅溶胶，之后再经凝胶、干燥等过程制得疏水二氧化硅气凝胶，制得的疏水氧化硅气凝胶拥有较高的比表面积，并且由于进行了疏水改性，可以较好的保持其孔洞结构。又如中国专利申请cn114477194a公开了基于化学气相沉积法制备了疏水二氧化硅气凝胶，其先制备了块状或粉末状二氧化硅气凝胶，然后基于气相沉积法对块状或粉末状二氧化硅气凝胶进行疏水改性得到疏水二氧化硅气凝胶，此气凝胶粉末疏水角约15
3、以上这些改性方法存在以下问题：需要添加大量非极性有机溶剂，不利于环保；或该方法改性过程较复杂，并且对设备的要求较高，改性效果不够优异；或使用的高纯度的有机改性剂，成本较高，不适用于工业生产。鉴于此，本专利技术目的在于提供一种低成本且过程简单适于工业生产的氧化硅凝胶的超疏水改性方法并提供由该方法制备得到的超疏水氧化硅气凝胶粉体。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种低成本且过程简单适于工业生产的氧化硅凝胶的超疏水改性方法和由该方法制备得到的超疏水氧化硅气凝胶粉体。具体技术方案如下：
2、本专利技术的第一个方面，提供了一种氧化硅凝胶的超疏水改性方法，包括以下步骤：
3、步骤1、取二氧化硅醇凝胶破碎成微米级小凝胶颗粒；
4、步骤2、将氯硅烷共沸物缓慢地滴加到小于10℃的无水乙醇中反应，得到混合液；
5、步骤3、将步骤2中得到的混合液加入步骤1中所述小凝胶颗粒中反应，得到疏水改性的氧化硅凝胶；
6、步骤4、洗涤、干燥，得到超疏水二氧化硅气凝胶粉体。
7、具体的，步骤1中所述二氧化硅醇凝胶为凝胶骨架中充满醇的二氧化硅凝胶；具体的，步骤1中所述二氧化硅醇凝胶的制备过程为：取二氧化硅凝胶在醇溶剂中浸泡48h以上，所述的醇溶剂包括甲醇、乙醇、或乙二醇，且为无水醇。
8、在一些实施例中，所述的微米级小凝胶颗粒为粒径10-40μm的颗粒，一方面这个范围的粒径在加强骨架和改性的过程中反应更为充分，另一方面，粒径如果太小如低于10μm时，在酸性环境下其结构容易被破坏。
9、具体的，步骤2中使用小于10℃的无水乙醇的目的为，控制氯硅烷共沸物的醇解速率，防止氯硅烷共沸物醇解剧烈生成白色沉淀或絮状物，影响制备的气凝胶的性能。
10、具体的，步骤2中氯硅烷共沸物与无水乙醇的质量比为1:0.8~1.6。
11、具体的，步骤2中所述氯硅烷共沸物与步骤1中二氧化硅凝胶的质量比为1~1.5:0.8~1。
12、具体的，步骤2中所述氯硅烷共沸物中三甲基氯硅烷的含量为45~60wt%、四氯化硅的含量为30~50wt%。本申请中，氯硅烷共沸物中的起到二次硅源增强的作用，主要是四氯化硅和部分三甲基氯硅烷，在小于10℃的无水乙醇可以醇解产生不同官能度的乙氧基硅烷和三甲基硅醇（三甲基氯硅烷的反应非常缓慢），乙氧基硅氧烷和三甲基硅醇可以分别与凝胶表面硅羟基缩合，起到二次硅源增强二氧化硅凝胶骨架的强度的作用，使其不易坍塌；氯硅烷共沸物中起到改性作用的是其他大部分三甲基氯硅烷，可以对凝胶表面进行修饰，使得氧化硅凝胶具有疏水性不易吸水。
13、具体的，步骤2中所述反应的时间为1~2h。
14、具体的，步骤3中所述反应为在高速搅拌条件下，先在10℃以下进行反应0.5-1h，再升温至60~80℃反应2~3h；所述高速搅拌的转速为400~600rpm。
15、具体的，步骤4中所述洗涤为使用纯水洗涤。
16、具体的，步骤4中所述干燥为常压干燥或超临界干燥；所述常压干燥的介质为低表面张力有机溶剂，所述低表面张力有机溶剂为正己烷、甲醇、乙醇、异丙醇及二甲醚中的一种；所述超临界干燥的介质为二氧化碳。
17、本专利技术的第二个方面，提供了一种利用上述任一项所述方法制备得到的超疏水氧化硅气凝胶粉体。
18、本专利技术使用工业副产物氯硅烷共沸物作为疏水改性剂，氯硅烷共沸物中的四氯化硅和部分三甲基氯硅烷先在小于10℃的无水乙醇中以缓慢的速率醇解产生不同官能度的乙氧基硅烷和三甲基硅醇（三甲基氯硅烷的反应非常缓慢），乙氧基硅氧烷和三甲基硅醇可以分别与凝胶表面硅羟基缩合，起到二次硅源增强二氧化硅凝胶骨架的强度的作用，使其不易坍塌；同时三甲基氯硅烷可以对凝胶表面进行修饰，使得氧化硅凝胶具有疏水性不易吸水。本专利技术技术方案带来的有益效果如下：
19、（1）本专利技术利用廉价易得、处理难度高的工业副产氯硅烷共沸物作为疏水改性剂，对二氧化硅凝胶进行疏水改性，大幅降低了疏水氧化硅气凝胶疏水的生产成本，并且能实现氯硅烷共沸物的资源化利用，提高了氯硅烷共沸物的经济价值；
20、（2）氯硅烷共沸物中的四氯化硅和三甲基氯硅烷在醇解后，能够起到增强凝胶网络结构、提升凝胶憎水性的作用，气凝胶孔径均匀度和结构稳定性提高，最终制备得到的氧化硅气凝胶具有较好的保温隔热性能和较好的疏水性能；
21、（3）本专利技术提供的方法简单易操作，适合大规模工业化生产。
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1.一种氧化硅凝胶的超疏水改性方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的氧化硅凝胶的超疏水改性方法，其特征在于，步骤1中所述二氧化硅醇凝胶的制备过程为：取二氧化硅凝胶在醇溶剂中浸泡48h以上，所述的醇包括甲醇、乙醇、或乙二醇。
3.如权利要求1所述的氧化硅凝胶的超疏水改性方法，其特征在于，步骤2中氯硅烷共沸物与无水乙醇的质量比为1:0.8~1.6。
4.如权利要求1所述的氧化硅凝胶的超疏水改性方法，其特征在于，步骤2中所述氯硅烷共沸物中三甲基氯硅烷的含量为45~60wt%，四氯化硅的含量为30~50wt%。
5.如权利要求1所述的氧化硅凝胶的超疏水改性方法，其特征在于，步骤2中所述氯硅烷共沸物与步骤1中二氧化硅凝胶的质量比为1~1.5:0.8~1。
6.如权利要求1所述的氧化硅凝胶的超疏水改性方法，其特征在于，步骤3中所述反应为在400~600rpm高速搅拌条件下，先在10℃及以下反应，再升温至60~80℃反应。
7.如权利要求1所述的氧化硅凝胶的超疏水改性方法，其特征在于，步骤4中所述洗涤为用
8.如权利要求1所述的氧化硅凝胶的超疏水改性方法，其特征在于，步骤4中所述干燥为常压干燥或超临界干燥。
9.一种利用权利要求1~8任一项所述方法得到的超疏水氧化硅气凝胶粉体。
...【技术特征摘要】
1.一种氧化硅凝胶的超疏水改性方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的氧化硅凝胶的超疏水改性方法，其特征在于，步骤1中所述二氧化硅醇凝胶的制备过程为：取二氧化硅凝胶在醇溶剂中浸泡48h以上，所述的醇包括甲醇、乙醇、或乙二醇。
3.如权利要求1所述的氧化硅凝胶的超疏水改性方法，其特征在于，步骤2中氯硅烷共沸物与无水乙醇的质量比为1:0.8~1.6。
4.如权利要求1所述的氧化硅凝胶的超疏水改性方法，其特征在于，步骤2中所述氯硅烷共沸物中三甲基氯硅烷的含量为45~60wt%，四氯化硅的含量为30~50wt%。
5.如权利要求1所述的氧化...
【专利技术属性】
技术研发人员：李书兵，何睿，张鑫，王林林，孙刚，肖靖，
申请(专利权)人：湖北兴瑞硅材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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