專利名稱：二氧化硅氣凝膠材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣凝膠材料的制備方法，尤其是涉及一種基于溶膠-凝膠技術(shù)并 采用二次改性常壓干燥快速制備透明Si02氣凝膠的方法。
背景技術(shù)：
氣凝膠是已知的世界上最輕的固體，被列入吉尼斯世界紀(jì)錄，氣凝膠主要分為 無機氧化物氣凝膠、有機氣凝膠以及由有機氣凝膠炭化得到的炭氣凝膠。二氧化硅(SiO》 氣凝膠首先由美國斯坦福大學(xué)的Kistler在1931年通過溶膠-凝膠法及超臨界干燥技術(shù)制 得。 Si02氣凝膠是 一 種具有高比表面積(500 1500m2/g)、高孔隙率(80 % 99.8%)、低密度( 0.03g/cm3)、低折射系數(shù)(1 1.1)、低熱傳導(dǎo)率( 0.01W'm—1'K—"、 低介電常數(shù)(1.0 2.0)等優(yōu)越性能的納米多孔固體材料，骨架呈三維網(wǎng)絡(luò)狀，結(jié)構(gòu)中充滿 納米級孔洞?；诓牧媳旧硭哂械奶厥庑阅埽琒i02氣凝膠在隔熱絕緣、環(huán)保、醫(yī)藥、 催化、建筑節(jié)能、石油化工、航空航天等領(lǐng)域表現(xiàn)出極大的應(yīng)用潛力。
溶膠-凝膠法是制備&02氣凝膠的主要方法， 一般以正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、 水玻璃等硅源材料為前驅(qū)體采用酸堿兩步法或一步法催化合成濕凝膠后，通過超臨界干 燥技術(shù)或非超臨界干燥技術(shù)下制備，具有設(shè)備簡單、容易獲得需要的均相多組分體系、 納米結(jié)構(gòu)特征的材料和易于實現(xiàn)定量摻雜及結(jié)構(gòu)的控制等優(yōu)點。 制備Si02氣凝膠的傳統(tǒng)干燥方法是超臨界干燥， 一般采用醇類等有機溶劑(如 乙醇、正丙醇)或CC^作為干燥介質(zhì)，在高壓高溫或高壓低溫環(huán)境下形成氣凝膠。超臨 界干燥成本高，工藝復(fù)雜，而且有一定的危險性，極大地限制了 SiC^氣凝膠的工業(yè)化進(jìn) 程。近年來，國內(nèi)外研究者致力于常壓干燥制備氣凝膠材料，使反應(yīng)條件溫和、成本降 低、周期縮短、實驗過程安全，以促進(jìn)氣凝膠制備的工業(yè)化生產(chǎn)。
常壓干燥工藝主要有以下路徑
l)凝膠網(wǎng)絡(luò)強化； 2)多次溶劑交換和長時間老化處理； 3)添加表面改性劑疏水改性處理，表面改性劑可在凝膠形成之前加入，也可在 凝膠形成之后與一定配比溶劑混合對濕凝膠進(jìn)行改性處理。 2007年，T-Y Wei以正硅酸乙酯為硅源前驅(qū)體，通過近一個月的多次溶劑交換 和表面改性過程得到了具有較好性能的塊狀&02氣凝膠，樣品孔隙率97%，密度0.07g/ cm3，熱導(dǎo)率0.036W《m'K)—、該方法制備周期長，工藝繁瑣，消耗大量有機溶劑，限 制了其實際應(yīng)用。A.VRao等采用帶有不同數(shù)量疏水基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑分別對以水玻璃為 硅源制得的醇凝膠在20(TC改性處理，并在常壓干燥下形成Si02氣凝膠；同時也針對性 地研究了不同硅烷改性劑對氣凝膠的疏水性和其他物理性能的影響。
發(fā)明者余煜璽, 吳國友, 張穎, 程璇 申請人:廈門大學(xué)