一種二氧化硅氣凝膠的制備方法
【專利摘要】本發明涉及的是一種二氧化硅氣凝膠的制備方法，其特征在于將正硅酸乙酯、乙醇和二次水進行反應，催化劑為鹽酸，反應所得的乙醇液即為前軀體；將前軀體用氨水調節其pH值，采用一定的凝膠時間，即可得復合材料；將所得的復合材料在一定條件下進行干燥，即可得二氧化硅氣凝膠。
【專利說明】
一種二氧化硅氣凝膠的制備方法
(一)技術領域:
[0001]本發明涉及氣凝膠材料制備領域，特別是一種二氧化硅氣凝膠的制備方法。
(二)【背景技術】:
[0002]二氧化硅氣凝膠是一種具有納米孔結構的無機非金屬材料，主要組成是二氧化硅和空氣。氣凝膠的分散介質是空氣，其中空氣體積比達到百分之九十以上，而且球狀小顆粒通過無規則排列而構成。三維網狀結構是二氧化硅氣凝膠最大的特點。正是由于二氧化硅氣凝膠有這種特殊結構，因此其具有很多其他材料所沒有的特殊性質。比如極小的密度(0.03-0.35g/cm3)、極大的比表面積(600-1000m2/g)、極小的孔徑(小于20nm)、極低的導熱系數(約為0.013w/m.K)、極高的孔隙率(99%)等。
[0003]由于二氧化硅氣凝膠有上述的各項性質，因此它在諸多方面得到了廣泛應用。如二氧化硅氣凝膠的低密度性質可應用于催化劑和催化劑載體、吸附劑、傳感器、燃料儲存及緩釋劑等。二氧化硅氣凝膠的熱導率低，因此具有最好的絕熱材料、透明性、耐高溫和輕質等特點，可應用于建筑節能材料、保溫隔熱材料、澆注用磨具、熱能和冷藏器具等。在光學方面二氧化硅氣凝膠有低折射率和透明性，可應用于切倫科夫探測器、光波導和低折射率光學材料等。二氧化硅氣凝膠還具有低介電常數、高比表面積的光學性能，可應用于微電子行業中的介電材料、電極材料和超級電容器等。同樣由于其有低聲波傳播速率的聲學性質，還可應用于在聲耦合器件、消音箱、減震材料及吸音材料等。
[0004]隨著科學技術的飛速發展，二氧化硅氣凝膠是現在已知的一種性能優異的材料，二氧化硅氣凝膠作為一種新型的納米多孔材料，由于其本身的特殊結構使得這種材料具有各種優異的性能，如低介電常數、低密度、低聲波傳播速度、高孔隙率、低導熱系數、高的比表面積等性能在化學、熱學和電學、聲學以及光學上都具有優勢，更是在制作超強的絕熱材料、環境治理還有化工催化方面有著廣泛的應用前景，這對于在工業生產中節約能源，減少排放污染等都有著重要的意義。
[0005]氣凝膠大多數是通過金屬烷氧基化合物或可溶性金屬鹽為原料的低密度、納米多孔材料，其制備一般分為三個部分:溶膠-凝膠過程、老化過程和干燥過程。對于二氧化硅氣凝膠的制備研究來說，主要研究方向在不同的硅源對其結構性能的影響、對于置換溶劑方面的改進、修飾劑以及干燥環節的改進。
(三)
【發明內容】
:
[0006]本發明的目的在于提供一種二氧化硅氣凝膠的制備方法，它針對上述情況，發明一種操作簡便、成本低廉、高效的制備方法。
[0007]本發明的技術方案:一種制備二氧化硅氣凝膠的方法，其特征在于它包括以下步驟:
[0008](I)前軀體的制備；
[0009]將正硅酸乙酯、乙醇和二次水進行反應，催化劑為鹽酸，反應所得的乙醇液即為前軀體。
[0010](2)復合材料的制備；
[0011]將前軀體用氨水調節其pH值，采用一定的凝膠時間，即可得復合材料。
[0012](3)復合材料的干燥；
[0013]將所得的復合材料在一定條件下進行干燥，即可得二氧化硅氣凝。
(四)【具體實施方式】:
[0014]以下將通過【具體實施方式】的形式再對本發明的上述內容做進一步的詳細說明，但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅局限于以下的【具體實施方式】，凡基于本發明上述內容所實現的技術均屬于本發明的范圍。
[0015]實施例1:前軀體的制備
[0016]將正硅酸乙酯、乙醇、水及催化劑(鹽酸)加入三口瓶中，溫度控制在60-650C。各反應物的體積比正硅酸乙酯:乙醇:水=1:1.32:0.64;催化劑用量為乙醇體積的10%，催化劑為0.1mo I/L鹽酸的乙醇溶液，反應I Oh后冷卻出料，即可得前軀體。
[0017]實施例2:復合材料的制備
[0018]將制備好的前軀體用氨水調節其pH值至6.4，凝膠時間為15?20min。再將調節好PH值的前軀體先倒入洗凈的模具中，然后將準備好的材料一端投入前體中，再將另一端緩慢降低，使前軀體能夠充分的浸沒材料，靜置后即可得復合材料。
[0019]實施例3:復合材料的干燥
[0020]將制備好的復合材料取出放置于瓷磚上，先將其放在通風櫥中，通風時間以不會滴落液體為準，再將其放入烘箱中。烘箱起始溫度設置為35°C，維持3_4h后升至80°C，維持80°C數小時后，再將溫度升至105°C，數小時后即可得二氧化硅氣凝膠。
【主權項】
1.一種二氧化硅氣凝膠的制備方法，其特征在于它包括以下三個步驟:(1)前軀體的制備；(2)復合材料的制備；(3)復合材料的干燥，即可得二氧化硅氣凝膠。2.根據權利要求1所述的一種二氧化硅氣凝膠的制備方法，其特征在于將正硅酸乙酯、乙醇和二次水進行反應，催化劑為鹽酸，反應所得的乙醇液即為前軀體。3.根據權利要求1所述的一種二氧化硅氣凝膠的制備方法，其特征在于將前軀體用氨水調節其PH值，采用一定的凝膠時間，即可得復合材料。4.根據權利要求1所述的一種二氧化硅氣凝膠的制備方法，其特征在于將所得的復合材料在一定條件下進行干燥，即可得二氧化硅氣凝膠。
【文檔編號】C01B33/16GK105948063SQ201610547536
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月12日
【發明人】祁世波, 彭瑞芬, 盧明毫
【申請人】天津工業大學