[发明专利]一种超疏水氧化硅气凝胶、其水煮制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种超疏水氧化硅气凝胶、其水煮制备方法及应用。所述制备方法包括：使硅源、水和酸催化剂混合搅拌均匀并反应形成氧化硅水凝胶；对所述氧化硅水凝胶进行老化处理，之后破碎成颗粒状，再加入回弹剂或界面阻聚剂，搅拌均匀得到氧化硅水凝胶混合水溶液；以及，将所述氧化硅水凝胶混合水溶液于40～80℃蒸煮10～100min，并收集所获固形物，之后干燥，获得超疏水氧化硅气凝胶。本发明的制备方法可以在不经过离子交换和溶剂置换等步骤一步法制备超疏水二氧化硅气凝胶，该方法工艺简单、环境友好、成本低、生产周期短、节能环保，将得到的超疏水氧化硅气凝胶涂覆在亲水性织物表面，可以赋予织物隔热保温和单向导湿的功能。

技术领域

本发明涉及一种二氧化硅气凝胶的制备方法，特别涉及一种超疏水氧化硅气凝胶的水煮制备方法以及其在单向导湿隔热中的应用，属于纳米多孔材料技术或智能服装领域。

背景技术

气凝胶是一种具有许多独特性质的介孔材料，比如极低的堆积密度(0.003-0.6g/cm³)、高的孔隙率(80-99.9％)、高比表面积(500-1500m²/g)和极低的导热率(0.013-0.038W/mk)。由于气凝胶这些的独特性质，使其在隔热保温、药物载体、催化剂、生物医学等领域有着广泛的应用前景。通常，制备气凝胶的过程应该包括两个部分，先合成湿凝胶，然后用空气代替湿凝胶中的溶剂(即干燥过程)。但是，由于在凝胶孔中存在的毛细管力使得常规的干燥手段通常会导致凝胶网络的塌陷。目前，完全可以消除凝胶中的毛细管力的干燥手段只有超临界干燥，其通过超临界流体置换掉湿凝胶中的溶剂，使得干燥后的凝胶可以保持原有的结构，例如专利CN107128933B、CN110627475A、CN106045554A。但是，通常超临界干燥的生产条件苛刻，需要使用特殊的设备，导致其操作困难，成本高，并且还存在重大的安全隐患。因此，虽然气凝胶具有以上提及的优异性能，但是由于其制备成本高，从而限制了其工业化的大批量生产。

因此，目前大量的研究团队希望可以寻找到降低二氧化硅气凝胶生产成本的方法，例如专利CN111253615A、CN108609621B、CN110822816A公开了使用常压干燥制备气凝胶的方法：通过多次和多种溶剂交换将凝胶孔道内的液体交换成为低表面张力的溶剂，如正己烷等，再通过表面改性剂对湿凝胶网络的内表面进行修饰，使得凝胶在干燥过程中会产生“回弹效应”，因此在干燥的过程中凝胶的收缩很小，基本上可以保持原有结构。但是由于常压干燥使用的前体通常价格昂贵，并且需要进行多次溶剂交换和表面疏水化处理，导致其制备周期长，操作繁琐，而且会使用大量的有机溶剂，生产成本很高，很难实现产业化生产。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种超疏水氧化硅气凝胶及其水煮制备方法，以克服现有技术中的不足。

本发明的另一目的还在于提供所述超疏水氧化硅气凝胶在单向导湿隔热中的应用。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种超疏水氧化硅气凝胶的水煮制备方法，其包括：

使硅源、水和酸催化剂混合搅拌均匀并反应形成氧化硅水凝胶；

对所述氧化硅水凝胶进行老化处理，之后破碎成颗粒状，再加入回弹剂或界面阻聚剂，搅拌均匀得到氧化硅水凝胶混合水溶液；以及，

将所述氧化硅水凝胶混合水溶液于40～80℃蒸煮10～100min，并收集所获固形物，之后干燥，获得超疏水氧化硅气凝胶。

在一些实施例中，所述老化处理的时间为2～24h，所述老化处理的温度为室温至70℃。

在一些实施例中，所述回弹剂或界面阻聚剂包括六甲基二硅氧烷、六甲基二硅胺烷、三甲基氯硅烷、甲基三甲氧基硅烷中的任意一种或两种以上的组合。