[发明专利]一种二氧化硅气凝胶的制备方法

说明书

本发明属于气凝胶技术领域，具体是二氧化硅气凝胶技术领域，涉及一种柔韧性较好的二氧化硅气凝胶的制备方法，包括以下步骤，将甲基三烷氧基硅烷、结构通式为R¹Si(OR²)的功能性硅烷偶联剂、无水乙醇和去离子水混合，加入酸溶液进行水解，再加入碱化合物进行缩合，制得湿凝胶；所述湿凝胶老化后，用交联剂溶液置换2次后取出，在紫外光照射下交联，干燥，获得柔韧性二氧化硅气凝胶；其中，R¹单独的选自乙烯基或3‑巯基丙基，R²单独的选自甲基、乙基或异丙基。本发明的二氧化硅气凝胶的柔韧性较好，可压缩33％或以上而不发生破碎，反复压缩20次后还能保持原高度的93％以上。

技术领域

本发明涉及气凝胶技术领域，具体是二氧化硅气凝胶技术领域，涉及一种柔韧性较好的二氧化硅气凝胶的制备方法。

背景技术

气凝胶通常是指以纳米量级超微颗粒相互聚集构成的纳米多孔网络结构，并在网络孔隙中充满气态分散介质的轻质纳米固体材料。气凝胶是一种固体，但99％的体积是气体。

二氧化硅气凝胶是气凝胶的一种，具有优越的隔热性能(导热系数低至0.015W/m·k以下)、独特的耐火焰烧穿性能、良好的热稳定性(耐温高达600℃)、优异的隔声性能、较好的透光性、很好的化学稳定性和环保性等，是一种非常有应用潜力的新型材料。

但是目前二氧化硅气凝胶还存在以下的不足：(1)制备时需要采用冷冻干燥或者超临界干燥，成本高、周期长、效率低；(2)强度太低，很容易就碎裂。因此，限制了其应用。

CN103708476B公开了一种以甲基烷氧基系列硅烷为硅源前驱体制备柔韧性二氧化硅气凝胶的方法，可以实现常压干燥。

但是，仍需要开发柔韧性更好的二氧化硅气凝胶。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种柔韧性较好的二氧化硅气凝胶的制备方法。

本发明通过在二氧化硅气凝胶制备过程中引入可进行在紫外光照射下可进行反应的含乙烯基或巯基硅烷偶联剂进行共水解，在老化后加入交联剂进行交联，干燥后即获得柔韧性较好的二氧化硅气凝胶。

本发明具体采用的技术方案为：将甲基三烷氧基硅烷、结构通式为R¹Si(OR²)的功能性硅烷偶联剂、无水乙醇和去离子水混合，加入酸溶液进行水解，再加入碱化合物进行缩合，制得湿凝胶；所述湿凝胶老化后，用交联剂溶液置换2次后取出，在紫外光照射下交联，干燥，获得柔韧性二氧化硅气凝胶；其中，R¹单独的选自乙烯基或3-巯基丙基，R²单独的选自甲基、乙基或异丙基。

当R¹为乙烯基时，交联剂使用巯基硅油；当R¹为3-巯基丙基时，交联剂使用乙烯基硅油。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过在反应原料中引入具有可交联基团的硅烷偶联剂参与水解，获得的湿凝胶表面具有可交联基团，再通过老化后置换引入交联剂，在紫外光照射下实现交联，形成二氧化硅三维网络结构和聚硅氧烷三维网络结构的杂化互穿结构，提高了二氧化硅气凝胶的柔韧性。

(2)本发明的二氧化硅气凝胶可压缩33％或以上而不发生破碎，反复压缩20次后还能保持原高度的93％以上。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。

实施方式