疏水SiO2气凝胶的制备研究.pdf

材料工程年期
疏水气凝胶的制备研究

吴亚迪崔升韩桂芳沈晓冬
南京工业大学材料科学与工程学院南京



摘要!采用正硅酸四乙酯去离子水为原料甲基三乙氧基硅烷为改性剂乙醇为溶剂氨水为催化剂通过原位聚合法
结合超临界干燥工艺制备出接触角为的疏水型气凝胶根据乙醇用量水用量和值对凝胶时间和气凝胶
密度的影响关系确定最佳工艺条件为摩尔比为为
关键词! 气凝胶疏水原位聚合超临界干燥甲基三乙氧基硅烷
中图分类号! 文献标识码! 文章编号!





气凝胶具有独特的纳米多孔网络结构很低乙氧基硅烷以上试剂均为分析纯
的折射率和热导率对气体的选择性透过等特性在力乙醇超临界干燥装置数
学热学声学光学电学等方面表现出极其优异的特显计磁力加热搅拌器型视频接
性可用于隔热材料隔音材料过滤材料催化剂吸触角分析仪型傅立叶变换红外光谱仪
附剂传感器燃料电池声阻抗耦合材料宇宙尘埃搜疏水气凝胶的制备

集器药物缓释材料等目前制得的气凝胶将一定量的正硅酸四乙酯甲基三乙氧
表面含有大量亲水性基团硅羟基使其在空气中容易基硅烷无水乙醇和去离子水
吸潮遇水容易开裂影响了其热声光电学性能限倒入烧杯中然后在下搅拌使其混合均匀
制了气凝胶的应用必须对其进行疏水改性目后加入少量氨水调节其值使其水解

前对其改性方法主要有两种一是表面后处理缩聚继续搅拌静置一段时间后形成湿凝
将气凝胶表面上的羟基活性基团进行惰性化置胶将得到的湿凝胶在乙醇和正硅酸四乙酯混
换但该方法工艺周期很长二是原位聚合法即合溶液中老化老化后的湿凝胶在乙醇超临界条
在溶胶凝胶体系中加入含疏水基团的硅醇盐经过溶件下干燥即可得到疏水型气凝胶研究了水
胶凝胶的过程形成凝胶经超临界干燥可得疏乙醇和值用量对凝胶时间密度的影响改性剂用
水气凝胶本工作以甲基三乙氧基硅烷为改性量对凝胶时间和疏水性能的影响
剂通过原位聚合法结合超临界干燥工艺制备出疏水
型气凝胶并对主要制备工艺参数进行了研究结果与讨论
并表征了其疏水性能
水量对凝胶时间和密度的影响
实验采用原位聚合法制备疏水气凝胶时由于
的水解和缩聚速率均比高主要是由
实验原料与仪器的水解和缩聚而形成凝胶所以水的量对气凝
正硅酸四乙酯氨水无水乙醇氢氧化钠甲基三胶的影响主要表现在的水解和缩聚上
疏水气凝胶的制备研究
在的水解和缩聚过程中水既是水解反应当时水的化学计量单位已过量虽加
>
的反应物又是缩聚反应的生成物所以水量对反应有速了水解反应但是由于缩聚过程中也生成一定量的
很大的影响在水解反应中中水过量的水减慢了缩聚反应使凝胶时间变化不大
的一个基团被一个基团取代后剩余同时生成凝胶的网络结构不均匀使醇凝胶内产生白
的基团的活性都低于第一个反应的色絮状颗粒
基团因此在水量少的情况下生成水解度从图可以看出随着水量的增加气凝胶的密度
最低的水解产物然后也逐渐增加这是因为水的表面张力很大在乙醇超临
之间再相互反应生成界干燥过程中由水所引起的毛细管作用力使得
随着水量的增加气凝胶的收缩很大导致气凝胶的密度增加
会继续水解生成链状产物当水足量时链因此当时生成的溶胶不均匀并且
>
状产物中剩余的基团继续水解而生成具有密度很大当时凝胶时间长且反